Método científico: Un proceso para adquirir conocimiento

Método científico: Un proceso para adquirir conocimiento.

Santiago Bermúdez Gallego1

Laboratorio Biología General - Ciencias, Departamento de Biología, Universidad del Valle, Calle 13 # 100-00, Cali.

1santiago.bermudez.gallego@correounivalle.edu.co

1. INTRODUCCIÓN

Colombia es uno de los países con mayor fuente de biodiversidad en todo el mundo, esto, debido a sus fuentes hídricas y a su ubicación estratégica cercana al ecuador [1]. Esta amalgama de cualidades, son las que permiten que en el territorio colombiano se desarrollen diferentes especies de arañas que confluyen en el ecosistema de la región [2]. En este orden de ideas, y aprovechando la extensa demarcación del campus de la Universidad del Valle, así como la utilización del método científico como eje fundamental en la investigación y como órgano sistematizador y objetivo para el desarrollo de la experimentación.

En este informe, se llevará a cabo una descripción del proceso de observación cualitativa y de experimentación en el laboratorio, el cual tiene como propósito responder a la pregunta que sirve como piedra angular para guiar toda esta práctica y explorar las particularidades de las telas de arañas que habitan en el campus universitario desde una perspectiva bioquímica y biofísica, la cual, se desarrolló de la siguiente forma: ¿Cómo la composición química y la estructura de la tela de araña contribuyen a la resistencia y la capacidad de estas para atrapar presas? Se cree pues, desde la hipotetización del fenómeno, que esta resistencia se debe a las diferentes proteínas y moléculas que la componen, como, por ejemplo, la fibroína. Además, se sospecha que en esta debe de haber una gran injerencia de la organización microscópica de la tela, la cual, se hipotetiza, permite una distribución eficiente de las fuerzas. Estos factores combinados, son los que permitirían la efectividad de las telas para capturar a sus presas y soportar su propio peso. Para responder a esta hipótesis, se tomaron muestras de telas de arañas de diferentes especies Con todo esto, se espera reportar resultados concisos y verídicos sobre el estudio de la formación molecular de las telas de araña y que sirva como caldo de cultivo para la investigación venidera y la construcción del conocimiento de la biología estructural y la evolución de las arañas, así como la adaptación de estas características para fines biomimeticos en otros campos de investigación biológica.

2. METODOLOGÍA

Área de estudio

Las observaciones de las telas de arañas se colectaron en la zona del bosque urbano del campus universitario de la Universidad del Valle. (3°22’30’’N 76°32’04’’O). Las especies observadas en este territorio fueron: Leucauge Mariane y Leucauge argyrobabta.

Recolección de telas de araña y análisis microscópico.

Para la recolección de telas de araña, se utilizó el protocolo de bioseguridad para trabajar con materiales biológicos [3]. Utilizando guantes de nitrilo, pinzas y envases pequeños de vidrio para envasar las muestras. Asegurando que se recolecte la parte mínima de la composición de la tela, evitando el daño de la estructura. En total, se recolectaron 50 muestras entre las dos especies.  Una vez recolectadas las muestras, se trasladaron al laboratorio y dispusieron en laminas portaobjetos fijándolas en las esquinas con pegamento de ciocrilato para facilitar la manipulación y observación en el microscopio electrónico. Posteriormente, se utilizó el software PyMol para comparar las estructuras moleculares observadas con las diferentes estructuras moleculares conocidas y discernir en la composición de estas telas.

Análisis de resistencia y elasticidad

Se utilizó un modelo de dinámica molecular en el que se exacerbó el comportamiento molecular de los hilos de seda a escala macroscópica. Esto, con el fin de localizar y visualizar la forma en la que la red se fractura en condiciones de carga extrema.

De la misma manera, se utilizaron simulaciones, para recrear telas de araña sintéticas construidas a partir de sedas virtuales parecidas a los materiales elásticos lineales y elásticos platicos. Esto, viendo la necesidad de realizar una comparación entre el modelo de la red y el desempeño observado en las redes de seda natural.

Por último, siguiendo ambos modelos (simulación y dinámica molecular) se analizó la tela en términos de energía y los detalles de la tensión y elasticidad de cada una de las especies estudiadas.

Datos de variabilidad ambiental en la recolección de las muestras.

Se tuvieron en cuenta las correlaciones entre las variables ambientales y la recolección de las muestras de las telas de araña. Analizando si dependiendo de las condiciones ambientales había alguna injerencia en la resistencia de las telas o si desaparecían en los puntos de recolección.

3. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS

Resultados análisis microscópico.

Luego de haber observado con detalle, las telas de araña en el microscopio electrónico y haber realizados pruebas paralelas de micrografía SEM a 5000x y 1000x para las nanofibras de los hilos de seda. Se activaron con glutaraldehído (a) y (c) e inmovilizadas con CPO (b) y (d). (Ver figura 1) [4]

[pic 1]

Figura 1: Red de nanofibras para diferentes muestras de telas de araña de las especies Leucauge Mariane y Leucauge Argyrobabta.

Posteriormente, se analizó más a detalle esta red de nanofibras para identificar la composición molecular de las telas de arañas. Por medio del Software PyMol, se obtuvieron los siguientes resultados de macromoléculas encontradas en los hilos de seda.  (Ver figura 2) [5]

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