Le caratteristiche peculiari del bisso….
I mitilidi, tra cui Pinna nobilis, costruiscono il bisso, un bio-materiale che consente a questi molluschi di aderire e di ancorarsi sott’acqua a svariati substrati.
Le particolarità del bisso risiedono nell’elevata resistenza ad ogni sorta di sollecitazione chimica, fisica e meccanica, oltre alla abilità nell’allungarsi sotto trazione e nell’autoripararsi in caso di ripetute deformazioni.
Questo tessuto di natura connettiva, come detto tipico dei mitilidi, è estremamente estensibile ma allo stesso tempo rigido e forte; la sua resistenza alla trazione risulta di due ordini di grandezza più alta rispetto all’acciaio catalogato come “altamente resistente”. La forza necessaria a rompere un filamento di bisso (vedi relativa figura) è pari a circa due tonnellate per cm2!
In definitiva dunque, il bisso è caratterizzato da una forza sorprendente in contrasto con la sua estrema leggerezza.

Come è fatto il bisso…..
Il bisso dei molluschi mitilidi è composto da un fascio di parecchie centinaia di filamenti, ognuno dei quali spesso circa 50 µ m (micron), equivalenti a 0,05 millimetri! Ricordiamo a tal proposito che lo spessore medio dei capelli umani è pari a circa 70 µ m.

Immagine al microscopio ottico di un filamento di bisso.

Ogni singolo filamento del bisso è composto da una parte interna fibrosa ed una esterna sotto forma di cuticola. La cuticola funge da rivestimento protettivo del filamento, che può essere considerato un bio-elastomero. La stessa cuticola ha una durezza maggiore del 30-40% rispetto alla parte centrale del filamento, e contiene una elevata concentrazione di Alluminio e Bromo rispetto alle acque marine. Inoltre, sembra che la cuticola abbia il compito di accomodare il 70% della tensione della parte interna fibrosa, evitando così la delaminazione.
 

Dal punto di vista biochimico i filamenti di bisso sono essenzialmente composti da collagene. Il collagene è una sostanza organica di natura proteica, ed è molto simile alla seta. Il collagene condivide con la seta le stesse caratteristiche di forza e resistenza, sebbene questa ultima sia 30-40 volte più dura.

 
In particolare, le principali componenti strutturali del filamento di bisso sono rappresentate da tre serie differenti di collagene organizzate in forma di copolimero. L’unità base di questo copolimero è dunque una tripletta di pre-collagene del peso totale di circa 250 kD (kilo Dalton).
 

Più in particolare la tensione di rottura dei singoli filamenti di bisso è più alta nella porzione più vicina al mollusco, e questo aspetto sembra condizionare l’elevata resistenza del bisso.
Sempre in relazione alla tensione di rottura, quella dei filamenti di bisso è di circa il 10% più alta rispetto a bio-materiali simili quali i tendini delle ossa dei vertebrati, risultando però più bassa rispetto alla seta.
 

Reazione dei filamenti di bisso alle sollecitazioni meccaniche

A livello microscopico, le fibre di collagene nei filamenti sono allineate ed interdisperse nella matrice proteica; proprio questa disposizione delle fibre collagene consentono al filamento di sopportare le tensioni eccessive ed eventualmente di autoripararsi.
 

Immagini al microscopio elettronico di un filamento di bisso.

A livello molecolare le unità di pre-collagene sono accuratamente miscelate lungo il filamento, allo scopo di raggiungere gli ottimali legami inter ed intra molecolari.
Sembra che proprio queste interazioni tra molecole di collagene, e tra queste ed altre proteine della matrice organica, consentano le straordinarie proprietà meccaniche dei filamenti di bisso.

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