¿Cómo estos peces del Amazonas sobreviven a las mordeduras de las pirañas?

Los investigadores en un laboratorio de biomecánica de California organizaron recientemente lo que debería haber sido el partido de jaulas de agua dulce más desigual de todos los tiempos. En un rincón había una piraña de vientre rojo, el terror del Amazonas. En el otro había un coridora de tres rayas (Corydoras trilineatus), un pez que pertenece a la familia de bagres o siluros, de aproximadamente 2,54 centímetros de largo.

La piraña empujó al coridora hacia una esquina, se abrió de par en par y mordió una, dos, finalmente 10 veces, solo para que el bagre se liberara y se fuera a la deriva sin inmutarse, aunque un poco molesto.

“Ni siquiera es una respuesta de sobresalto, donde se aleja rápidamente”, dice Misty Paig-Tran, profesora asociada de ciencias biológicas en la Universidad Estatal de California, Fullerton, con una risita de admiración. “Es como, ¿Qué estás haciendo? Deja de arruinarme el día”.

¿Cómo puede este pequeño pez soportar tal abuso? Según una investigación reciente publicada en la revista científica Acta Biomaterialia, el secreto es su armadura: las escamas especializadas hechas de colágeno y mineral que golpean por encima de su peso. Los investigadores esperan que los seres humanos puedan imitar estas escamas para fabricar materiales más fuertes y ligeros, como armaduras corporales.

Otro día para nadar

El coridora de tres rayas pertenece a un grupo taxonómico llamado el bagre blindado y pasa sus días husmeando a lo largo de las orillas arenosas y los fondos fangosos de los ríos del Amazonas y sus afluentes. Utiliza sus bigotes carnosos y llenos de papilas gustativas para buscar comida.

Con 2,54 o 5 centímetros de largo, estos peces pueden ser devorados enteros por algunos grandes depredadores, incluidas las nutrias gigantes y los delfines rosados de río. Pero cuando se trata de pirañas, especialmente las más pequeñas que tienden a estar interesadas en el bagre para empezar, las escamas del coridora le dan a la criatura la oportunidad de luchar.

En el curso del estudio, se introdujeron coridoras de tres rayas a las pirañas de vientre rojo en cautiverio. Andrew Lowe, ahora asistente de investigación en la Universidad de Chapman, pensó que el pronóstico del coridora era desalentador: videos de acuaristas alimentando a sus pirañas mascotas revelan que un mordisco en el abdomen puede ser suficiente para arrancar las tripas de los peces sin una armadura de tamaño similar.

Pero los coridoras se mantuvieron firmes. Ellos ensancharon espinas afiladas en sus aletas pectorales y hacia atrás para forzar a las pirañas a alejarse de la grieta principal en su armadura, el área alrededor de sus branquias, donde una mordida bien colocada puede resultar en decapitación.

Las pirañas generalmente golpeaban la cola, pero luchaban por atravesar la armadura del coridora. Cuando lo hicieron, tuvieron que morder un promedio de ocho veces para hacer una abolladura en la armadura de la cola. Las pirañas tuvieron aún más dificultades para atravesar las escamas abdominales del coridora; solo lo lograron el 20 por ciento de las veces, con un promedio de 10 picaduras hasta la punción.

Tres de las pirañas finalmente se rindieron después de que sus ataques fracasaran, mientras que las otras siete pirañas pudieron despachar a sus presas. Pero eso es con tantas revanchas como quisieran las pirañas y ningún lugar para que el cory escape. En la naturaleza, el agua turbia y las plantas proporcionan muchos lugares para que un pez inteligente se esconda, dice Lowe.


“Solo necesitas mantener tu armadura intacta hasta que la piraña te suelte”, dice Paig-Tran. Si pueden escapar sin dañar sus órganos internos, "vivirán para luchar contra otra piraña otro día".

Copiando al coridora

A diferencia del pez arcoíris o el pez betta en el aula de la escuela primaria, las escamas del coridora no son redondeadas. Se parecen más a una baraja de cartas en abanico, largas y delgadas y dispuestas en dos filas verticales que corren a lo largo de su cuerpo. Y mientras que las escamas de la mayoría de los peces vivos están formadas por odontoblastos, las células que crean nuestros dientes, las escamas del coridora se cultivan a partir de los osteoblastos, las células responsables de la formación de huesos.

Estas escamas, también conocidas como escudos, son bastante duras. Pero Lowe dice que en realidad es una parte blanda de la armadura del pez lo que le da una ventaja. Cada escudo está compuesto por dos capas: una superficie dura y mineralizada y una red de tejido de colágeno, la misma proteína que hace que nuestra piel sea elástica y forme el andamiaje de los huesos.

Las superficies duras, en particular las delgadas, como los espejos o platos, son propensas a romperse y agrietarse bajo tensión. Si bien la capa mineral resistente del escudo hace que sea más difícil para los dientes de la piraña perforar el coridora lleno de agujeros, esa capa suave debajo ayuda a absorber la fuerza de las picaduras para evitar que la escala se rompa.

Marc Meyers, un ingeniero de materiales de la Universidad de California en San Diego, que no participó en el estudio, describe los resultados del emparejamiento en la jaula de Lowe's como intrigantes. “La armadura dérmica ha evolucionado muchas veces en la naturaleza”, cada una especialmente diseñada para la “carrera armamentista” depredador-presa de la ecología local, dice Meyers. Añadió que estaría ansioso por examinar la nanoestructura de la parte blanda del escudo del coridora.

Si el coridora es un peso pluma, el peso pesado del Amazonas es el arapaima, que pesa 90 kilogramos y mide hasta 1,8 metros de largo. Meyers y su equipo han estudiado este pez durante una década. La armadura del arapaima utiliza colágeno dispuesto en complicadas láminas de sacacorchos para difundir la presión. El colágeno del coridora podría ser como el del arapaima en miniatura, o podría ser una estructura completamente nueva, dice Meyers.

Los seres humanos han intentado descifrar cómo funciona la armadura de pez durante miles de años e incluso la han utilizado para diseñar armaduras. Paig-Tran señala los intrincados petos de escamas de pez de la dinastía Han y los escitas como ejemplos de intentos de imitar la naturaleza, un ejercicio conocido como biomimesis.

Hoy en día, los investigadores ven la interfaz dura-blanda en especies de peces como el coridora como una plantilla para crear una armadura corporal más liviana y flexible. Equipos de todo el mundo han probado armaduras de escamas de pescado hechas de polímeros impresos en 3D, vidrio y cerámica perforada y un grupo del Imperial College de Londres creó recientemente un prototipo de escamas de polímero microdelgadas reforzadas con fibra de carbono que, intactas, resistieron un 46 por ciento más de carga que una capa continua del polímero de fibra de carbono.

Paig-Tran dice que no le sorprende que peces como el “pequeño tanque del Amazonas” tengan una aleta sobre los inventores humanos. Después de todo, lo han hecho durante millones de años.