Pająki to zręczni inżynierowie, obdarzeni niesamowitymi umiejętnościami planowania i materiałem, który pozwala im precyzyjnie projektować rygorystyczne i funkcjonalne sieci.
powiązana zawartość
- Zapytaj Smithsonian: Can Elephants Jump?
- Dziesiątki owadów i pająków mogą mieszkać w każdym pokoju w twoim domu
- Zapytaj Smithsoniana: Jak kolory wpływają na nasze nastroje?
- Zapytaj Smithsoniana: Co to jest pieg?
- Zapytaj Smithsonian: Jak zrobić mamusię?
Materiał - jedwab pająk - ma właściwości chemiczne, dzięki którym jest błyszczący, mocny i lekki. Jest mocniejszy niż stal i ma imponującą wytrzymałość na rozciąganie, co oznacza, że można go mocno rozciągnąć, zanim pęknie. Naukowcy od dziesięcioleci próbują dekodować dokładnie to, co daje jedwabowi zarówno siłę, jak i elastyczność, ale jak dotąd znaleźli tylko wskazówki.
Każdy indywidualny pająk może wyprodukować do siedmiu różnych rodzajów jedwabiu, ale najczęściej wytwarza się od czterech do pięciu rodzajów, mówi Jonathan Coddington, dyrektor Global Genome Initiative i starszy naukowiec w National Museum of Natural History w Smithsonian.
Pająki używają jedwabiu do różnych celów, w tym do budowania sieci. Ta różnorodność nie jest trudna do wyobrażenia, biorąc pod uwagę, że na Ziemi żyje 45 749 gatunków pająków, zgodnie z World Spider Catalog. Liczba ta stale się zmienia wraz z częstym odkrywaniem nowych gatunków.
Po co budować sieci? Służą one jako „prawie atak i obrona”, mówi Coddington. „Jeśli zamierzasz żyć w sieci, będzie to struktura obronna”, mówi, zauważając, że wibracje w pasmach mogą ostrzegać pająki przed drapieżnikami. Sieci są również wykorzystywane do chwytania zdobyczy, mówi Coddington, którego badania skupiły się częściowo na ewolucji pająków i taksonomii.
Czasami pająki jedzą własne sieci, gdy są z nimi gotowe, aby uzupełnić zapasy jedwabiu.
Jedwab pająk jest wykonany z połączonych łańcuchów białkowych, które pomagają go wzmocnić, wraz z niepołączonymi obszarami, które zapewniają mu elastyczność. Jest wytwarzany w gruczołach wewnętrznych, przechodząc od postaci rozpuszczalnej do postaci utwardzonej, a następnie przędzony do włókna przez dysze przędzalnicze na brzuchu pająka.
Liczne pająki i osiem nóg są przydatne do budowania sieci. Architektura sieci jest bardzo specyficzna dla gatunku, mówi Coddington. „Jeśli pokażesz mi sieć, powiem ci, co zrobił pająk”, mówi, dodając, że pająki „mają opinię” na temat tego, gdzie zrobią sieć. Niektóre mogą znajdować się w domu na dnie papierowego kubka, podczas gdy inne nie dotknęłyby tego miejsca.
Większość budowania sieci odbywa się pod osłoną ciemności.
Typowy pająk tkacki (grupa, która jest najbardziej znana Amerykanom) zbuduje planarną sieć kulek, zawieszoną na siedmiu liniach faceta przymocowanych do liści, gałązek, skał, tyczek telefonicznych lub innych powierzchni. Wiszący na liściu lub innym obiekcie pająk musi przenieść jedwab z tego miejsca na inne powierzchnie.
Pająk zaczyna od wyciągnięcia jedwabiu z gruczołu czwartą nogą. Przeciwna czwarta noga służy do wyciągania wielu pasm jedwabiu z około 20 dodatkowych gruczołów jedwabnych, tworząc strukturę podobną do balonu. Pająk siedzi cierpliwie, wiedząc, że w końcu ciepły wiatr weźmie balon, który przenosi pierwszą linię jedwabiu.
W końcu jedwabne pasmo balonu zaczepia - i niczym wędkarz z rybą na linii pająk może poczuć uderzenie. Pociąga, aby upewnić się, że jedwabne pasmo jest naprawdę przymocowane, a następnie wyciąga nowy jedwab i przyczepia go do wszystkiego, na czym jest osadzony, i zaczyna zbierać zaczepione pasmo, ciągnąc się w kierunku punktu końcowego, cały czas układając nowy jedwab za to. Ten nowy jedwab jest pierwszą płaską linią. Pająk może to zrobić 20 razy, tworząc sieć suchych (nie lepkich) jedwabnych linii, które iskrzą we wszystkich kierunkach.
Pająk musi następnie ustalić, które z tych linii stanowią siedem dobrych punktów mocowania - muszą znajdować się w płaszczyźnie i „użytecznie rozmieszczone wokół koła, które zajmie sieć”, mówi Coddington. Pająk odcina 13 linii, których nie użyje. „Teraz, kiedy masz siedem przywiązań, których potrzebujesz, nie musisz już dotykać ziemi, liści, gałązek itp. Jesteś we własnym, prawdopodobnie solipsystycznym świecie”.
Następnie pająk zaczyna wirować swoją siecią, co jest stosunkowo prostym i przewidywalnym procesem. Zaczyna się od zewnątrz i wkracza, łącząc nogi segmentami za segmentami, tworząc koncentryczne koła i kończąc na środkowej spirali lepkiego jedwabiu, który zatrzymuje bardzo potrzebną ofiarę - cała energia zainwestowana w tworzenie sieci wyczerpuje zapasy białka.
Lepkie rzeczy jedynie unieruchamia ofiarę. Zamach stanu pochodzi ze szczęki pająka. „Większość pająków atakuje zębami”, mówi Coddington. „Po prostu wkraczają i gryzą to na śmierć”. To ryzykowna propozycja, ponieważ ofiara może nie zostać całkowicie zablokowana.
Kilka rodzin pająków opracowało alternatywny sposób ataku: atak lepkiego jedwabiu. Te pająki położyły pas lepkiego jedwabiu na ziemi. Kiedy owad przechodzi, wibracja ostrzega pająka, który następnie atakuje, strzepując linie lepkiego, mocnego jedwabiu wokół owada i owijając go, aż zostanie całkowicie unieruchomiony. Pająk wprowadza się następnie po ugryzienie. Ale w świecie pająków jest to raczej rzadkość niż reguła.
Wielu badaczy bada zachowanie pająka i jedwab pająka w nadziei, że pewnego dnia uda mu się wyhodować materiał lub może powielić go za pomocą inżynierii genetycznej. Jedwab mógłby być wykorzystany na przykład do zwiększenia wytrzymałości zbroi lub do tworzenia przeszczepów skóry. „To byłoby wspaniałe dla ludzkości”, mówi Coddington.
Kilka firm inwestuje obecnie w jedwab pająk, w tym Ann Arbor, Michigan z siedzibą w Kraig Biocraft Laboratories, szwedzka firma biotechnologiczna, Spiber Technologies oraz niemiecka firma AMSilk, która twierdzi, że genetycznie opracowała białko podobne do pająka jedwab, który jest obecnie używany w szamponach i innych kosmetykach.
Twoja kolej na Ask Smithsonian.
