Un molusco clave para el desarrollo de una nueva generación de supermateriales

Los quitones son invertebrados marinos que utilizan dientes extremadamente duros a base de magnetita para alimentarse de las algas que crecen en los afloramientos rocosos intermareales de las costas de todo el mundo. Sus dientes proporcionan un modelo prometedor para el desarrollo de nuevos materiales resistentes a la abrasión. El Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) exhibe un ejemplar histórico en una vitrina situada en su entrada principal.

Aunque se conocen desde el Paleozoico temprano, estos moluscos de la clase Polyplacophora no han cambiado significativamente su plan corporal durante más de 300 millones de años de evolución. Hay en torno a 1.000 especies vivas y 430 fósiles. Durante mucho tiempo han atraído a los malacólogos por su morfología y estilo de vida, bastante estable en comparación con otras clases de moluscos, aunque su filogenia y evolución siguen sin estar claros. Son exclusivamente marinos y se encuentran en todo el mundo en zonas intermareales y en aguas profundas adheridos a los sustratos rocosos.

Uno de los más llamativos es el quitón de botas de goma (Cryptochiton stelleri), también conocido como quitón gigante del Pacífico. Es una de las muchas especies cuyo nombre rinde homenaje al naturalista alemán Georg Wilhelm Steller, que en 1741 se convirtió en el primer explorador europeo que puso un pie en Alaska. Se encuentra a lo largo de las costas del Pacífico norte, desde el centro de California hasta Alaska, y hacia el oeste hasta el norte de Japón. 

Es el quitón más grande del mundo, ya que puede llegar a alcanzar 33 cm de longitud y pesar 800 g. Tiene una concha dorsal formada por ocho placas, llamadas ceramas, en forma de mariposa, de color blanco, que están completamente cubiertas por una faja correosa de color marrón rojizo. Los bordes del manto forman un cinturón ancho alrededor del pie, que es grande y musculoso. La cabeza está poco diferenciada, sin ojos ni tentáculos. Las branquias se encuentran en ranuras situadas en el borde exterior del pie y en ellas se han observado anélidos y crustáceos con los que tiene una relación de comensalismo. 

Son de hábitos nocturnos y tienen una asombrosa habilidad para aferrarse a las rocas. Se alimentan de las algas que crecen encima y en el interior de los afloramientos rocosos, para lo cual raen la roca con un órgano raspador situado en la base de la boca, la rádula, y así liberan los depósitos de algas. La rádula de C. stelleri consiste en una una estructura quitinosa en forma de cinta que sostiene alrededor de 80 filas de dientes tricúspides, de los cuales un par está cubierto con una capa de magnetita, el biomineral más duro y rígido conocido hasta la fecha. Cada diente está unido a una especie de estilete que le brinda soporte y control del movimiento; es el vínculo intermedio entre los dientes altamente mineralizados y el cinturón largo y flexible que sirve de sustrato para las filas de dientes. Durante el ramoneo, los quitones utilizan las filas anteriores de dientes y cuando estos se desgastan, son reemplazados por una nueva fila de dientes que se forman continuamente en la rádula.

El descubrimiento de la presencia de magnetita (Fe₃ O₄) en los dientes de quitón se publicó en 1962, impulsando numerosos estudios sobre los biominerales presentes en los dientes laterales principales de los quitones. Recientemente se ha prestado mucha atención al diseño y propiedades mecánicas de los dientes de C. stelleri, ya que constituyen un elemento natural, flexible, liviano y multifuncional. Comprender cómo conecta el quitón su diente ultraduro a una estructura blanda, algo que en la naturaleza ha tardado en desarrollarse al menos doscientos millones de años, puede ser de gran utilidad para desarrollar materiales de alto rendimiento en la industria aeroespacial, robótica y médica.

Cryptochiton stelleri es un buen ejemplo de biomimética, la ciencia que utiliza a la naturaleza como fuente de inspiración para resolver problemas tecnológicos. La estructura única de sus dientes ha inspirado el diseño de equipos de dragado en ingeniería. Su rádula es un modelo muy apropiado para usar en estudios de biomineralización debido a su potencial para el desarrollo de biomateriales innovadores.

El quitón que puede verse en el Museo perteneció a la colección del naturalista Florentino Azpeitia Moros. Tras fallecer en 1934, su familia donó la extraordinaria colección de moluscos que había reunido, en torno a unos 80.000 ejemplares, al MNCN (Archivo MNCN, sig. ACN0279/001). Este ejemplar fue colectado en California y se conservan dos etiquetas antiguas: una de Azpeitia y la original, de Hermann Rolle. Este zoólogo aleman fundó en Berlín en 1889 el Kosmos. Naturhistorisches Institut dedicado al comercio de objetos y colecciones de historia natural, proporcionando ejemplares de diferentes especies a muchos museos y coleccionistas privados. En el Archivo del MNCN se conserva abundante documentación de la correspondencia entre Hermann Rolle e Ignacio Bolívar, cuando éste dirigía el MNCN (sig. ACN0375/035).

Referencias bibliográficas:

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