Артроподтардың бұл тәртібі өзіне деген екіұшты көзқарасты тудырады. Көптеген адамдар өрмекшілерді ұнатпайды және егер олар жол бойында кездейсоқ кездесіп қалса, желіні дұшпандықпен жояды. Сонымен қатар, өрмектерді медициналық мақсатта пайдалану оны қызықты, ерекше, экологиялық таза және пайдалы деп жіктеуге мүмкіндік береді. табиғи материалдар.
Кәріптастың бір бөлігінде ғалымдар бүгінгі күнге дейін сақталған ең көне торды тапты. Оның жасы шамамен 140 миллион жыл. Біраз бұрын, ең көне өрмекші жақсы сақталған кәріптас табылды, оның жасы 120 миллион жыл. Осылайша, өрмекшітәрізділер ғалымдардың бұрын болжағанына қарағанда өте ежелгі тіршілік иелері.
Веб неден тұрады?
Өрмекші торы - өрмекшінің көптеген иіру түтіктерінен бөлінетін және аланинмен, глицинмен және серинмен байытылған ақуыз. Арахноидты тордың пайда болуы кезінде белоктың құрылымдық өзгеруі орын алады - ол сыртқы жағынан қатаяды, бірақ ішкі жағында сұйық күйде қалады.
Ақуыздардың екі түрінің қосындысы: күшті спидроин-1 және серпімді спидроин-2, тірек жіптерінің негізін құрайды. Бұл комбинация түсіндіреді бірегей қасиеттерөрмек торлары.
Өрмекші торын медициналық мақсатта пайдалану
Дәстүрлі медицина рецептерінің арасында мыналар бар: абразиядан немесе жарадан қан кетуді тоқтату үшін оған жәндіктер мен ұсақ қоқыстардан тазартылған торды қою керек. Ол тек қана гемостатикалық әсерге ие емес, сонымен қатар ықпал етеді жылдам сауығуматалар.
Ғаламтордың мұндай құнды қасиеттері назардан тыс қалмады заманауи медицина, және қазіргі уақытта оның практикалық қолданылуы бойынша зерттеулер жүргізілуде. IN соңғы материалХирургтар мен трансплантологтар оны тігу, жасанды байламдар мен сіңірлерді тігу құралы ретінде пайдалануға мүдделі.
Бактерицидтік қасиеттерге ие, пленка түріндегі паук талшығы күйік пен жараларды емдейтін жабын ретінде қызмет ете алады, бұл регенерацияны жеделдетеді. теріжәне дене оны қабылдамайды.
Мұндай ақуыздарды химиялық жолмен толығымен синтездеу әлі мүмкін емес, бірақ ғалымдар кейбір жетістіктерімен мақтана алады. Мысалы, өрмекші жіптің жасанды аналогы алынды, ол табиғиға қарағанда 4 есе аз берік. Мұны қазірдің өзінде жетістік деп санауға болады, өйткені саңылау мөлшері сіңір немесе сүйекке қарағанда жоғары.
Ганноверлік ғалымдар да осы бағытта зерттеу жүргізіп, жақын арада жаңа техника пайда болатынын айтады пластикалық хирургия, адамдардағы зақымдалған нервтерді біріктіруге негізделген. Олар желіде бұл үшін барлық қажетті қасиеттер бар екенін атап өтті: созылу икемділігі, денеде өздігінен еру және «өмір сүруді» жақсарту қабыну процестері.
Өз кезегінде, тері трансплантациясын қажет ететін адамдар үшін өрмекші торы негізінде жасанды тері жасау жоспарлануда.
Тафтс университетінің (АҚШ) эксперименттері мен зерттеушілер тобы сәтті аяқталды. Тәжірибе барысында сау жасушаларды елемей, ауру жасушаларға жабысатын модификацияланған өрмекші торы ақуыздары алынды. Бұл терапевтік гендерді дене жасушаларына тасымалдау үшін өзіндік платформаны қамтамасыз етті.
Өрмекші торларын медициналық мақсатта кең көлемде қолдану қажет үлкен саныөрмекшілер, сондықтан ғалымдар табиғи тордың қасиеттеріне ие болатын синтетикалық жібекті іздейді, бірақ сонымен бірге практикалық пайдалану үшін қол жетімді.
Бөлменің алыс бұрышындағы ағаш бұтақтарының арасында немесе төбенің астында ілулі тұрған өрмектерді кез келген адам оңай тазалай алады. Бірақ аз адамдар біледі, егер тордың диаметрі 1 мм болса, ол шамамен 200 кг салмаққа төтеп бере алады. Бірдей диаметрдегі болат сым айтарлықтай аз төтеп бере алады: болат түріне байланысты 30-100 кг. Неліктен Интернетте мұндай ерекше қасиеттер бар?
Кейбір өрмекшілер жеті түрлі жіптерді айналдырады, олардың әрқайсысының өз мақсаты бар. Жіптерді тек олжа аулау үшін ғана емес, сонымен қатар кокон салу және парашютпен секіру үшін де қолдануға болады (желде көтерілу арқылы өрмекшілер кенеттен қауіптен құтыла алады, ал жас өрмекшілер осылайша жаңа аумақтарға таралады). Тордың әрбір түрі арнайы бездер арқылы жасалады.
Жыртқышты ұстау үшін қолданылатын тор жіптердің бірнеше түрінен тұрады (1-сурет): жақтау, радиалды, ұстаушы және көмекші. Ғалымдардың ең үлкен қызығушылығы - рамалық жіп: оның жоғары беріктігі де, жоғары серпімділігі де бар - бұл бірегей қасиеттердің үйлесімі. Өрмекші жақтау жібінің шекті созылу беріктігі Аранеус диадематус 1,1–2,7 құрайды. Салыстыру үшін: болаттың созылу беріктігі 0,4–1,5 ГПа, ал адам шашы 0,25 ГПа. Сонымен қатар, рамалық жіп 30-35% -ға созылуы мүмкін, ал металдардың көпшілігі 10-20% -дан аспайтын деформацияға төтеп бере алады.
Ұшатын жәндіктің созылған торға соғылғанын елестетейік. Бұл жағдайда тордың жіпі созылуы керек кинетикалық энергияұшатын жәндік жылуға айналды. Егер желі энергияны сақтаса, ол энергия ретінде алады серпімді деформация, содан кейін жәндік батуттан түскендей желіден секіреді. Тордың маңызды қасиеті оның жылдам созылу және кейіннен жиырылуы кезінде өте көп мөлшерде жылу бөлетіндігінде: көлем бірлігіне бөлінетін энергия 150 МДж/м 3 астам (болат 6 МДж/м 3 бөледі). Бұл желіге әсер ету энергиясын тиімді түрде таратуға және жәбірленуші оған ұсталғанда тым көп созылмауға мүмкіндік береді. Өрмекші торы немесе ұқсас қасиеттері бар полимерлер жеңіл дене құрышы үшін тамаша материалдар болуы мүмкін.
IN халық медицинасыМұндай рецепт бар: қан кетуді тоқтату үшін сіз жараға немесе абразияға өрмек торын жағуға болады, оны жәндіктерден және оған жабысып қалған кішкентай бұтақтардан мұқият тазартыңыз. Өрмекші торының қан тоқтататын әсері бар және зақымдалған терінің жазылуын тездетеді екен. Хирургтер мен трансплантологтар оны тігіс салуға, импланттарды нығайтуға, тіпті жасанды мүшелерге арналған дайындама ретінде пайдалана алады. Веб көмегімен сіз айтарлықтай жақсартуға болады механикалық қасиеттерҚазіргі уақытта медицинада қолданылатын көптеген материалдар.
Сонымен, өрмекші торы - бұл ерекше және өте перспективалы материал. Оның ерекше қасиеттеріне қандай молекулалық механизмдер жауап береді?
Біз молекулалардың өте кішкентай заттар екеніне үйреніп қалдық. Дегенмен, бұл әрдайым бола бермейді: біздің айналамызда бірдей немесе ұқсас бірліктерден тұратын ұзын молекулалары бар полимерлер кең таралған. Тірі ағзаның генетикалық ақпараты ұзын ДНҚ молекулаларында жазылатынын бәрі біледі. Барлығының қолында полиэтиленнің ұзын молекулаларынан тұратын полиэтилен пакеттері бар. Полимер молекулалары орасан зор өлшемдерге жетуі мүмкін.
Мысалы, бір адам ДНҚ молекуласының массасы шамамен 1,9·10 12 аму. (бірақ бұл су молекуласының массасынан шамамен жүз миллиард есе көп), әрбір молекуланың ұзындығы бірнеше сантиметрді құрайды, ал адам ДНҚ молекулаларының жалпы ұзындығы 10 11 км-ге жетеді.
Табиғи полимерлердің ең маңызды класы - бұл аминқышқылдары деп аталатын бірліктерден тұрады; Әртүрлі белоктар тірі организмдерде өте әртүрлі функцияларды орындайды: олар басқарады химиялық реакциялар, құрылыс материалы ретінде, қорғау үшін және т.б.
Тордың тірек жіпі екі ақуыздан тұрады, олар 1 және 2 спидроиндер деп аталады (ағылшын тілінен. өрмекші- өрмекші). Спидроиндер – массасы 120 000-нан 720 000 аму-ға дейін болатын ұзын молекулалар. Спидроиндердің аминқышқылдарының тізбегі өрмекшіден өрмекшіге дейін әртүрлі болуы мүмкін, бірақ барлық спидроиндер бар ортақ ерекшеліктері. Ұзын спидроин молекуласын ойша түзу сызықпен созып, аминқышқылдарының ретін қарасаңыз, ол бір-біріне ұқсас қайталанатын бөлімдерден тұратыны белгілі болады (2-сурет). Молекулада екі типті аймақтар кезектесіп отырады: салыстырмалы түрде гидрофильді (су молекулаларымен жанасуға энергетикалық жағынан қолайлылар) және салыстырмалы түрде гидрофобты (сумен байланыста болмайтындар). Әрбір молекуланың ұштарында қайталанбайтын екі гидрофильді аймақ бар, ал гидрофобты аймақтар аланин деп аталатын амин қышқылының көп қайталануынан тұрады.
Ұзын молекуланы (мысалы, ақуыз, ДНҚ, синтетикалық полимер) мыжылған, шиеленіскен арқан ретінде қарастыруға болады. Оны созу қиын емес, өйткені молекуланың ішіндегі ілмектер түзетілуі мүмкін, салыстырмалы түрде аз күш қажет. Кейбір полимерлер (мысалы, резеңке) бастапқы ұзындығының 500% дейін созылуы мүмкін. Сондықтан өрмекші торларының (ұзын молекулалардан тұратын материал) металдарға қарағанда деформациялану қабілеті таңқаларлық емес.
Интернеттің күші қайдан келеді?
Мұны түсіну үшін жіптің қалыптасу процесін қадағалау маңызды. Өрмекші безінің ішінде спидроиндер концентрлі ерітінді түрінде жиналады. Жіп пайда болған кезде бұл ерітінді безді тар арна арқылы қалдырады, бұл молекулаларды созуға және оларды созылу бағыты бойынша бағдарлауға көмектеседі, ал сәйкес химиялық өзгерістер молекулалардың бір-біріне жабысуына әкеледі. Аланиндерден тұратын молекулалардың фрагменттері бірігіп, кристалға ұқсас реттелген құрылымды құрайды (3-сурет). Мұндай құрылымның ішінде фрагменттер бір-біріне параллель орналасады және бір-бірімен сутектік байланыстар арқылы байланысады. Талшықтың беріктігін қамтамасыз ететін бір-бірімен тығыз байланысқан осы аймақтар. Молекулалардың мұндай тығыз орналасқан аймақтарының типтік өлшемі бірнеше нанометрді құрайды. Олардың айналасында орналасқан гидрофильді аймақтар мыжылған арқандарға ұқсайды, олар түзетіледі және осылайша тордың созылуын қамтамасыз етеді;
Көптеген композициялық материалдар, мысалы, арматураланған пластмассалар, тіреуіш жіппен бірдей принцип бойынша құрастырылған: деформацияға мүмкіндік беретін салыстырмалы түрде жұмсақ және икемді матрицада материалды берік ететін шағын қатты аймақтар бар. Материал ғалымдары ұқсас жүйелермен ұзақ уақыт бойы жұмыс істеп келе жатқанына қарамастан, жасанды композиттер өздерінің қасиеттері бойынша өрмекші торына жақындай бастады.
Бір қызығы, тор ылғалданған кезде ол қатты жиырылады (бұл құбылыс суперконтракция деп аталады). Бұл су молекулалары талшыққа еніп, ретсіз гидрофильді аймақтарды мобильді ететіндіктен пайда болады. Егер тор жәндіктердің әсерінен созылып, салбырап кетсе, ылғалды немесе жаңбырлы күнде ол жиырылады және сонымен бірге пішінін қалпына келтіреді.
Сондай-ақ ескертіңіз қызықты ерекшелігіжіптің қалыптасуы. Өрмекші әсерінен торын жұлып алады өз салмағы, бірақ алынған тор (жіп диаметрі шамамен 1-10 мкм) әдетте пауктың массасынан алты есе үлкен массаны көтере алады. Егер сіз өрмекшінің салмағын центрифугада айналдыру арқылы арттырсаңыз, ол қалыңырақ және берік, бірақ қатты емес торды бөле бастайды.
Өрмекші торларын пайдалану туралы сөз болғанда, оны өнеркәсіптік мөлшерде қалай алуға болады деген сұрақ туындайды. Әлемде «сауын» өрмекшілерге арналған қондырғылар бар, олар жіптерді жұлып, оларды арнайы катушкаларға орайды. Дегенмен, бұл әдіс тиімсіз: 500 г торды жинау үшін 27 мың орташа өрмекші қажет. Бұл жерде биоинженерия зерттеушілерге көмекке келеді. Заманауи технологиялар паук торының ақуыздарын кодтайтын гендерді бактериялар немесе ашытқылар сияқты әртүрлі тірі ағзаларға енгізуге мүмкіндік береді. Бұл генетикалық түрлендірілген организмдер жасанды торлардың көздеріне айналады. Гендік инженерия арқылы түзілетін белоктар рекомбинантты деп аталады. Әдетте рекомбинантты спидроиндер табиғиға қарағанда әлдеқайда аз екенін ескеріңіз, бірақ молекуланың құрылымы (ауыспалы гидрофильді және гидрофобты аймақтар) өзгеріссіз қалады.
Жасанды тор табиғидан кем түспейді және берік және экологиялық таза материал ретінде өзінің практикалық қолданылуын табады деген сенім бар. Ресейде әртүрлі институттардың бірнеше ғылыми топтары тордың қасиеттерін бірлесіп зерттейді. Рекомбинантты өрмекші торын өндіру Мемлекеттік генетика және өндірістік микроорганизмдердің селекциясы ғылыми-зерттеу институтында жүзеге асырылады, физикалық және Химиялық қасиеттеріақуыздар Мәскеу мемлекеттік университетінің биология факультетінің биоинженерия кафедрасында оқытылады. М.В.Ломоносов, өрмекші торынан алынған өнімдер Ресей ғылым академиясының биоорганикалық химия институтында қалыптасады, олардың медициналық қолданбаларТрансплантология және жасанды мүшелер институтында оқиды.
Физика-математика ғылымдарының кандидаты Е.Лозовская
Ғылым және өмір // Иллюстрациялар
Ұстағыш спиральдың жібін жабатын жабысқақ зат моншақ тамшылары түрінде тордың бойына біркелкі таралады. Суретте ұстағыш спиральдың екі фрагменті радиусқа бекітілген орын көрсетілген.
Ғылым және өмір // Иллюстрациялар
Ғылым және өмір // Иллюстрациялар
Ғылым және өмір // Иллюстрациялар
Ғылым және өмір // Иллюстрациялар
Айқас өрмекшінің ұстайтын торын құрудың бастапқы кезеңдері.
Логарифмдік спираль шамамен дөңгелек пішінді ұстау торын салу кезінде өрмекші салатын қосалқы спираль жіптің пішінін сипаттайды.
Архимед спиралы жабысқақ ұстағыш жіптің пішінін сипаттайды.
Ирек жіптер - Аргиопе тұқымдасының өрмекшілерінің торларының ерекшеліктерінің бірі.
Жібек талшығының кристалды аймақтары суретте көрсетілгенге ұқсас бүктелген құрылымға ие. Жеке тізбектер сутегі байланыстары арқылы байланысқан.
Желі коконынан жаңа ғана шыққан жас өрмекшілер.
Dinopidae spinosa тұқымдасының өрмекшілері аяқтарының арасына тор тоқиды, содан кейін оны олжасының үстіне лақтырады.
Айқас өрмекші (Araneus diadematus) үлкен, дөңгелек тәрізді торларды тоқуға қабілеттілігімен танымал.
Өрмекшілердің кейбір түрлері дөңгелек тұзаққа ұзын «баспалдақ» қосады, бұл аң аулаудың тиімділігін айтарлықтай арттырады.
Ғылым және өмір // Иллюстрациялар
Өрмекші жібек жіптері шығатын өрмек түтіктері микроскоппен қарағанда осылай көрінеді.
Өрмекшілер ең тартымды жаратылыстар болмауы мүмкін, бірақ олардың құрылуы, торы, таң қалдырады. Бұтаның бұтақтарының арасында немесе биік шөптер арасында созылған күнде жарқыраған ең жақсы жіптердің геометриялық заңдылығы көзді қалай баурап алатынын есте сақтаңыз.
Өрмекшілер - олардың бірі ежелгі тұрғындары 200 миллионнан астам жыл бұрын жерді мекендеген планетамыздың. Табиғатта өрмекшілердің 35 мыңға жуық түрі бар. Барлық жерде өмір сүретін бұл сегіз аяқты тіршілік иелері, түсі мен өлшемдерінің айырмашылығына қарамастан, әрқашан және барлық жерде танылады. Бірақ ең бастысы айрықша ерекшелігі- өндіру қабілеті болып табылады өрмекші жібек, беріктігі жағынан теңдесі жоқ табиғи талшық.
Өрмекшілер торды әртүрлі мақсаттарда пайдаланады. Одан жұмыртқа үшін піллә жасайды, қыстау үшін баспаналар салады, секіргенде «қауіпсіздік арқан» ретінде пайдаланады, күрделі торлар тоқиды және ұсталған олжаны орап алады. Жұптауға дайын аналық феромондармен белгіленген желілік жіп шығарады, соның арқасында ер адам жіп бойымен қозғала отырып, серіктесті оңай табады. Кейбір түрлердің жас өрмекшілері ұшып кетеді ата-ана ұясыжел ұстаған ұзын жіптерде.
Өрмекшілер негізінен жәндіктермен қоректенеді. Азық-түлік алу үшін қолданатын аң аулау құралдары ең көп әртүрлі формаларжәне түрлері. Кейбір өрмекшілер баспанасының қасында бірнеше сигнал жіптерін жайып салады және жәндік жіпке тиген кезде, олар буксирден оған асығады. Басқалары ұшында жабысқақ тамшысы бар жіпті лассо тәрізді алға лақтырады. Бірақ өрмекшілердің дизайн қызметінің шыңы әлі де көлденең немесе тігінен орналасқан дөңгелек дөңгелек пішінді торлар болып табылады.
Дөңгелек тәрізді аулау торын салу үшін біздің ормандарымыз бен бақшаларымыздың қарапайым тұрғыны крест өрмекші жеткілікті ұзын, күшті жіп шығарады. Жел немесе көтерілген ауа ағыны жіпті жоғары көтереді, ал егер торды салуға арналған орын жақсы таңдалған болса, ол ең жақын тармаққа немесе басқа тірекке жабысады. Өрмекші ұшын бекіту үшін оның бойымен жорғалайды, кейде күш үшін басқа жіп салады. Содан кейін ол еркін ілулі жіпті босатып, оның ортасына үштен бірін бекітеді, осылайша Y-тәрізді құрылым алынады - елуден астам алғашқы үш радиус. Радиалды жіптер мен жақтау дайын болған кезде, паук ортаға оралып, уақытша көмекші спираль сала бастайды - « тіреуіштер". Көмекші спираль құрылымды бір-бірінен ұстап тұрады және ұстаушы спираль салу кезінде өрмекшіге жол ретінде қызмет етеді. Желінің барлық негізгі жақтауы, соның ішінде радиустар, жабыспайтын жіптен жасалған, бірақ ұстаушы спираль үшін қосарланған. желіммен қапталған жіп қолданылады.
Бір қызығы, бұл екі спиральдың геометриялық пішіндері әртүрлі. Уақытша спираль салыстырмалы түрде аз бұрылыстарға ие және олардың арасындағы қашықтық әр айналым сайын артады. Бұл оны төсеу кезінде өрмекші радиустарға бірдей бұрышпен қозғалатындықтан болады. Алынған сынық сызықтың пішіні логарифмдік спираль деп аталатынға жақын.
Жабысқақ ұстағыш спираль басқа принцип бойынша құрастырылған. Өрмекші шетінен басталып, орталыққа қарай жылжиды, бұрылыстар арасында бірдей қашықтықты сақтай отырып, Архимед спиральын жасайды. Сонымен бірге ол көмекші спиральдың жіптерін шағып алады.
Өрмекші жібегін өрмекшінің ішінің артқы жағында орналасқан арнайы бездер шығарады. Әртүрлі жіптерді шығаратын арахноидты бездердің кем дегенде жеті түрі бар, бірақ белгілі бір өрмекші түрлерінде бірден барлық жеті түрі жоқ. Әдетте өрмекшіде бір-төрт жұпқа дейін бұл бездер болады. Торды тоқу тез жұмыс емес, орташа өлшемді торды салуға жарты сағаттай уақыт кетеді. Тордың басқа түрін өндіруге көшу үшін (аулау спираль үшін) паукқа бір минуттық тынығу қажет. Өрмекшілер жиі жаңбырдан, желден немесе жәндіктерден зақымдалған торларды жеу арқылы торларды қайта пайдаланады. Тор олардың ағзасында арнайы ферменттердің көмегімен қорытылады.
Өрмекші жібектің құрылымы эволюцияның жүздеген миллиондаған жылдарында тамаша дамыған. Бұл табиғи материал екеуін біріктіреді тамаша қасиеттер- беріктік пен серпімділік. Өрмектен жасалған тор жәндіктің бар жылдамдықпен ұшып бара жатқанын тоқтата алады. Өрмекшілер аң аулау торының негізін тоқатын жіп адамның шашынан жіңішке, ал оның ерекше (яғни масса бірлігіне есептелген) созылу күші болаттан жоғары. Егер сіз өрмекші жіпті бірдей диаметрдегі болат сыммен салыстырсаңыз, олар шамамен бірдей салмақты көтереді. Бірақ өрмекші жібек алты есе жеңіл, бұл алты есе күшті дегенді білдіреді.
Адам шашы, қой жүні және жібек құртының піллесінен жібек сияқты, өрмекші торы негізінен белоктардан тұрады. Аминқышқылдық құрамы жағынан өрмекші торының ақуыздары – спидроиндер – жібек құртының құрттары өндіретін жібекті құрайтын фиброиндерге салыстырмалы түрде жақын. Екеуінде де аланин (25%) және глицин (шамамен 40%) аминқышқылдарының ерекше жоғары мөлшері бар. Аланинге бай ақуыз молекулаларының аймақтары жоғары беріктікті қамтамасыз ететін қатпарларға тығыз орналасқан кристалды аймақтарды құрайды, ал глицин көп жерлер жақсы созылатын және осылайша жіпке серпімділік беретін аморфты материалды білдіреді.
Мұндай жіп қалай қалыптасады? Бұл сұраққа әлі толық және нақты жауап жоқ. Веб иіру процесі орбита өретін Nephila clavipes өрмекшінің ампулярлы безінің мысалында егжей-тегжейлі зерттелген. Ең күшті жібекті шығаратын ампула безі негізгі үш бөлімнен тұрады: орталық қапшықтан, өте ұзын иілген арнадан және шығатын тесігі бар түтіктен. Жасушалардан ішкі бетіҚапшықтан екі түрлі спидроин ақуызы молекулалары бар шағын шар тәрізді тамшылар шығады. Бұл тұтқыр ерітінді қаптың құйрығына құйылады, онда басқа жасушалар ақуыздың басқа түрін - гликопротеидтерді шығарады. Гликопротеиндердің арқасында алынған талшық сұйық кристалдық құрылымға ие болады. Сұйық кристалдар керемет, өйткені оларда бір жағынан бар жоғары дәрежереттілік, ал екінші жағынан, өтімділікті сақтайды. Қалың масса шығысқа қарай жылжып келе жатқанда, ұзын белок молекулалары түзуші талшық осінің бағыты бойынша бір-біріне параллельді бағытталған және теңестіріледі. Бұл жағдайда олардың арасында молекулааралық сутектік байланыстар түзіледі.
Адамзат табиғаттың көптеген дизайн жаңалықтарын көшіріп алды, бірақ торды айналдыру сияқты күрделі процесс әлі қайта шығарылған жоқ. Ғалымдар қазір бұл күрделі мәселені биотехнологиялық әдістерді қолдану арқылы шешуге тырысуда. Бірінші қадам торды құрайтын ақуыздарды өндіруге жауапты гендерді оқшаулау болды. Бұл гендер бактериялар мен ашытқылардың жасушаларына енгізілген («Ғылым және өмір» №2, 2001 ж. қараңыз). Канадалық генетиктер одан да алға шықты - олар сүтінде еріген өрмекші торы ақуыздары бар генетикалық түрлендірілген ешкілерді өсірді. Бірақ мәселе өрмекші жібек протеинін алуда ғана емес, оны модельдеу қажет табиғи процессайналдыру. Бірақ ғалымдар бұл сабақты табиғаттан әлі алған жоқ.
Өрмекші торды қалай тоқиды, сарапшылар бейнежазба жасады, онда сіз буынаяқтылардың әрекеттерін егжей-тегжейлі көруге болады. Дернәсілдерге арналған ажурлы матаны, воронка тәрізді торларды және кокондарды тоқу қабілеті генетикалық жолмен беріледі. Жас өрмекші анасының барлық әрекеттерін қайталайды, оның қалай жасалғанын ешқашан көрмей қалады. Өрмекшілер әртүрлі пішіндегі, өлшемдегі, құрылымдардағы торларды жасайды және оларды пайдаланады әртүрлі мақсаттар үшін.
Өрмекші торының композициясы
Бұл арахноидты бездердің секрециясы. Шығарғаннан кейін ол жұқа жіптер түрінде созылады және қатаяды. Кейінірек олар бір-бірімен араласып, күшейеді. Үлгіні қалыптастыру үшін немесе құрылыс материалы ретінде қолданылады.
Өрмекші торы неден тұрады – аланинмен, серинмен, глицинмен байытылған ақуыз. Өрмекші тәрізді бездің ішінде зат сұйық күйде болады. Иіру түтіктерінен өту барысында ол қатып, жіпке айналады.
Өрмекші торы жыныс мүшелерінің жанында орналасқан сүйелдерден пайда болады. Жіптің ішінде талшықтардың беріктігі мен икемділігін арттыратын кристалдық ақуыз түзіледі. Тордың қандай мақсатта қолданылатынына байланысты қалыңдығы мен беріктігі өзгереді.
Қызықты!
Өрмекші торының беріктігі нейлонға жақын, ол жіптер созылған немесе қысылған кезде кернеуді сақтайды. Ұзын торға ілінген нысан бір бағытта ұзақ уақыт бойы айналуы мүмкін, ол шатаспайды және қозғалған кезде тіпті қарсылық көрсетпейді. Осы қасиетінің арқасында өрмекші ұшын өсімдікке бекітіп, ауада ұзақ уақыт ілулі тұра алады, сондай-ақ желдің екпінімен ұзақ қашықтыққа дейін.
Неліктен өрмекші тор тоқиды - негізгі функциялар
Веб ерікті түрде емес, қажеттілік туындаған кезде шығарылады. Әртүрлі адамдар әртүрлі мақсаттарда жіптерді пайдаланады, бірақ барлық әйелдер еркектерді тарту үшін ерекше құпияны пайдаланады.
- Егер сіз әйелдің торды шығаратын жеріне мұқият қарасаңыз, секрециясы бар сүйелдер жыныс мүшелерінің жанында орналасқанын байқайсыз. Жыныстық жетілген әйел иісін еркек анықтайтын иісті заттарды қосымша шығарады.
- Отбасы торларды тоқиды. Радиуста үлкен үлгілердің жасалуы 2 м-ге жетеді, кенептің тығыздығы құстар, кішкентай кеміргіштер және қосмекенділер оған араласады. Жәндіктер мен олардың дернәсілдері торға тығылып қалады.
- Топырақ, жер асты үлгілері көптеген лабиринттері бар жерге шұңқырлар салады. Олар торларды салмайды, бірақ кіреберісті өрмекпен және созылатын сигнал жіптерімен қорғайды. Олардың дірілі арқылы олар ықтимал құрбанның жақындағанын анықтайды және бірден аңға шығады.
- Өрмекшілер жалғыз өмір сүреді, жұптасу үшін ғана жиналады. Егер шекара бұзылса, иелік бөлінеді; өлімдік жиырылулар. Жаңа аумақты орналастыру және зерттеу үшін өрмекші күшті ұзын жіп тоқиды, оны жапыраққа немесе бұтаққа бекітеді, төмен түсіп, желдің екпінін күтеді. Әуе арқылы буынаяқты бірнеше жүз шақырым ұша алады немесе жақын маңдағы бұтаның астына қонады. Белсенді миграция туғаннан кейін басталады жас ұрпақөрмекшілер.
- Ұрықтанғаннан кейін аналық тордан кокон құра бастайды. Ішінде 50-ден 1000-ға дейін жұмыртқа салады. Ол оны оқшауланған жерде бекітеді немесе личинкалардың бүкіл даму кезеңінде онымен бірге сүйреп апарады.
- Күшті жіптерден өрмекші өзіне үй, қыстау үшін баспана салады. Бірегей тіршілік иесі – су астынан ұя салады. Бастапқыда жіптен үй тоқиды, оны ауамен толтырады, ішінде өмір сүреді, еркекті ішке кіргізеді. жұптасу маусымы, сол жерде төлдерін шығарады, ұсталған жәбірленушіні ішке сүйреп апарады.
- Жыртқыш токсинді енгізгеннен кейін олжасын тормен орап алады. Осыдан кейін ол олжаны тастап, конвульсиялар тоқтағанша оны бір жаққа қарайды. Жыртқыш аш болмаса, ауланған олжасын қорек ретінде оңаша жерде торға іліп қояды.
- Буынаяқтылардың кейбір түрлері жыртқыштардың назарын баспанасынан аудару үшін жапырақтарды өрмекке орап, ұзын жіпті созып, тартып алады. Олар қуыршақ жасайды, содан кейін оны шебер басқарады. Тағы бір шебер импровизацияланған материалдармен сал тоқып, су бетінде қалқып, шабақ, дернәсіл, шаян тәрізділерді аулайды.
Жіптер жәндіктермен айтарлықтай зақымдалған кезде паук аулау торларын қалдырады. 12 ұсталған құрбаннан кейін жаңа кенеп құра бастайды.
Ескертуде!
Артроподтар өз өнертабыстарын жиі жейді. Бұл құбылыс денені ақуызмен толықтырумен және шықтан кенепте жиналатын ылғалдың болуымен түсіндіріледі.
Өрмекші торды қалай өреді
Көптеген арахнидтер жетекшілік етеді түнгі көрінісөмір, қараңғыда «тоқумен» айналысады. Өрмекші тоқу үшін қанша уақыт қажет болатыны буынаяқтылардың түріне байланысты. Орташа алғанда, орб тоқымашы күшті торларды қалыптастыру үшін шамамен 1 сағатты алады. Қайта құру қажет болса, процесс бірнеше минутты алады.
Өрмекшінің торын қаншалықты жылдам тоқатынын төмендегі бейнеден көруге болады. Артропод мұны автоматты түрде жасайды, әр жолы бір үлгіні қайталайды. Ең тартымдысы - орба тоқушылардың ашық өрнектері. Бастапқыда үшбұрыш түрінде созылған күшті тор алынады, содан кейін әртүрлі мөлшердегі жасушалар пайда болады.
Қызықты!
Өмір сүретін веб тропикалық ормандарБразилияның күштілігі сонша, жергілікті балықшылар оны балық аулау үшін пайдаланады. Жіптер жұқа, бірақ өте берік матаны тоқу үшін қолданылады. Kraig Biocraft табиғи паук материалдарынан дене құрыштарын жасайды.
Өрмекшінің ағаштар арасындағы торды қалай тоқатынын балабақшада, жағдайда көруге болады жабайы табиғат. Ашық мата немесе шұңқыр күнде жарқырайды және жәндіктерді тартады. Бірақ екі ағаштың арасына тор созған өрмекші сияқты процестің өзі таңдануға тұрарлық. Бастапқыда жыртқыш төмен түсіп, желдің екпінін күтеді, ауа арқылы жақын маңдағы ағашқа қарай жылжиды және сол жерде екінші ұшын бекітеді. Сонда мәселе шағын болып қалады.
Ұшу кезінде өрмекші жіптің ұзындығын реттеу арқылы жылдамдығын басқарады. Ұзартқанда баяу, қысқарғанда жылдамырақ қозғалады. Қону үшін өсімдікке немесе ағашқа тор лақтыру керек.
Интернеттің практикалық артықшылықтары.
Әр Көпшілігіміз торды жақсы елестетеміз: біз орманда немесе тіпті өзімізде торды бірнеше рет кездестірдік. өз үйі. Олар өрмектерді сыпырғышпен бұрыштардан тазартады, ал орманда олар абайсызда беттерін соған кезде, наразылықпен оларды сілкіп тастайды.
Сонымен қатар, веб өте қызықты және пайдалы практикалық қолданутабиғи материал, үлкен құндылықоны бүгінде көптеген синтетикалық полимерлер лайықсыз басып қалды.
Ең көне тордың ең жақсы жіптерін Шығыс Сассекстегі Оксфорд университетінің жұмысшылары кәріптастың бір бөлігінен тапты. Бірегей олжаның жасы шамамен 140 миллион жыл деп бағаланады. Осы уақытқа дейін ең ескісі 130 миллион жыл бұрын Ливаннан табылған кәріптастың бір бөлігіндегі тор деп саналды, ал ең көне өрмекші янтарьдан шамамен 120 миллион жыл бұрын табылды. 100 миллионнан астам жыл бұрын пайда болған кәріптас өте сирек кездеседі.
Көбінің көмегімен заманауи технологияларУльтрамикроскопияның көмегімен ғалымдар жіптерінің ұзындығы миллиметрден сәл асатын ең көне өрмекші торын анықтай алды. Бір қызығы, тор қазіргі өрмекшілер тоқатын торға ұқсайды. Табылған жіптердің орналасуы олардың орб торының тірегі екенін анықтауға мүмкіндік берді. Дәл сол кәріптас кесіндісінде көне өрмектердің екі қабығы сақталған.
Осы жаңалықтың арқасында оны зерттеген палеобиологтар арахнидтер бұрын ойлағаннан әлдеқайда ежелгі тіршілік иелері екенін көрсетті. Бұрын өрмекшітәрізділерге жем болған ұшатын жәндіктердің кең таралуы біздің планетамызда гүлді өсімдіктердің пайда болуымен байланысты деп есептелді. Оксфорд ғалымдарының ашқан жаңалығын зерттегеннен кейін, ең көне өрмекшітәрізділер топырақ бетіне тор тоқу арқылы жорғалағыш және секіретін жәндіктерді аулады деген болжам жасалды.
Кәріптастың дәл сол бөлігі өрмектерден басқа, күйген қабық пен шырынның күйген бөлшектерін ұстады. қылқан жапырақты ағаш. Болжам бойынша, ағаш өрмектерді сіңіріп алған шайырды бөліп, кейін орман өрті кезінде кәріптасқа айналған.
Өрмекшілердің өздері торларды баспаналар, шұңқырларды төсеу, аулау торлары мен жұмыртқа кокондарын салу үшін пайдаланады; еркектер көбею үшін одан ұрық торын жасайды. Кейбір өрмекшілердің кәмелетке толмағандарында желмен тараған кезде желдің ұзын жіптері парашют ретінде қызмет етеді. Ұстағыш торды жасағанда, өрмекші алдымен жақтау мен радиалды жіптерді кернейді, содан кейін уақытша тірек спиральды жіпті салады, содан кейін ғана жабысқақ спираль торын тоқиды, содан кейін кесілген бөлік тірек жіпті тістеп алады.
Өрмекші торы – глицинмен, аланинмен және серинмен байытылған ақуыз. Өрмекші тәрізді бездің ішінде ол сұйық күйде болады. Өрмекші тәрізді сүйелдердің бетінде ашылатын көптеген иіру түтіктері арқылы бөлінсе, ақуыздың құрылымы өзгереді, нәтижесінде ол жіңішке жіп түрінде қатаяды. Кейіннен өрмекші осы бастапқы жіптерді қалың тор талшыққа айналдырады.
Тордың арқауы екі белоктан тұрады: күштірек спидроин-1 және серпімді спидроин-2. Бұл вебтің бірегей қасиеттерін анықтайтын олардың қасиеттерінің үйлесімі.
Тордың диаметрі бірнеше миллиметрге дейін болуы мүмкін және өте жұқа жіптерден тұрады. Веб өте жұқа және жеңіл. Біздің планетамыздың экваторын қоршау үшін бар болғаны 340 г қажет!
Ғалымдар ерекше күшті және серпімді тордың рамалық жіпіне қызығушылық танытады. Өрмекші жіптің беріктігі бойынша нейлонға жақын екенін аз адамдар біледі - оның созылу күші 40-тан 260 кг / мм2-ге дейін жетеді, бұл болаттан бірнеше есе күшті. Егер тордың диаметрі 1 мм болса, ол шамамен 200 кг салмақты көтере алады. Бірдей диаметрлі болат сым айтарлықтай аз төтеп бере алады: болат түріне байланысты 30-100 кг. Сонымен қатар, ол әдеттен тыс серпімді.
Бір қызығы, тор ылғалданған кезде ол қатты жиырылады (бұл құбылыс суперконтракция деп аталады). Бұл су молекулалары талшыққа еніп, ретсіз гидрофильді аймақтарды мобильді ететіндіктен пайда болады. Егер тор жәндіктердің әсерінен созылып, салбырап кетсе, ылғалды немесе жаңбырлы күнде ол жиырылады және сонымен бірге пішінін қалпына келтіреді.
Өрмекші торының тағы бір ерекше қасиеті - оның ішкі артикуляциясы: өрмекші торының талшығына ілінген затты бір бағытта шексіз айналдыруға болады және сонымен бірге ол бұралып қана қоймайды, бірақ айтарлықтай қарсы күш тудырмайды. .
Өздеріңіз білетіндей, адамдар табиғи материалдардан табиғи жіптерді үлкен тапқырлықпен алды. Кейіннен осындай жіптерден – жүннен, мақтадан, зығырдан, қалақайдан, тіпті жібек құртының пілләларының ең жақсы жіптерінен маталар пайда болды. Дегенмен, вебті пайдалану бұл бағытта жаңа перспективаларды ашады, өйткені берік және жеңіл маталарды жасау үшін тамаша материал болып табылады.
Мұндай матаны жасаудың алғашқы әрекетін үш ғасыр бұрын француз энтомологы Бон жасады, ол Корольдік ғылыми қоғамға импорттық жібекті өрмекші жібекпен ауыстыру туралы өз ұсыныстарын ұсынды. Үлгі ретінде өрмекші жібектен жасалған шұлықтар мен қолғаптар алынды. Ғалымның идеясы өрмекшілерді жаппай өсірудің қиындығына байланысты қолдау таппады. IN қазіргі уақытбұл мәселенің шешімі бар, бірақ сыртқы түрі үлкен мөлшерсинтетикалық жіптер өрмекші жібекке деген сұранысты күрт төмендетті.
Күштілігі, жеңілдігі және сұлулығымен ерекшеленетін өрмекші торының матасы бүгінгі күнге дейін қолданылады және Қытайда «Шығыс теңіз матасы» деген атпен белгілі. Полинезиялықтар үлкен өрмекшілердің торын балық аулау құралдарын тігу және тоқу үшін жіп ретінде пайдаланды. 18 ғасырдың басында Францияда крест торынан қолғаптар мен шұлықтар жасалды, бұл бүкіл әлемді таң қалдырды. Бір өрмекшіден бірден 500 м-ге дейін жіп алуға болатыны белгілі. 1899 жылы олар үлкен Мадагаскар өрмекшісінің торынан дирижабльді жабу үшін мата алуға тырысты және ұзындығы 5 м сәнді матаның үлгісін жасай алды.
Қазіргі уақытта өрмекші торының жіптері негізінен оптикалық өнеркәсіпте кресттерді қолдану үшін қолданылады оптикалық аспаптаржәне микрохирургиядағы жіптер ретінде, сонымен қатар жоғары мазмұнға байланысты бактерицидтік қасиеттерімедицинада тігіс материалы, жасанды байламдар мен сіңірлер, жараларды, күйіктерді емдеуге арналған пленкалар және т.б. ретінде сәтті қолданылуы мүмкін.
Мұндай ақуыздарды зертханада химиялық жолмен синтездеу мүмкін емес - олар тым күрделі. Дегенмен, ғалымдар биотехнологиялық технологияларды қолдана отырып, қандай да бір жасанды аналогты жасай алды. Бұл жіптің беріктігін Мытищидегі Углехимволокно ғылыми-зерттеу орталығының мамандары тексерді. Қалыңдығы бірнеше микрон болатын жіп үзілген кезде 50-100 мг жүктемеге төтеп бере алады. Бұл өрмекшіге қарағанда төрт есе аз төзімді болып шықты, бұл өте жақсы нәтиже. Сонымен қатар, бұл жіптің үзілу энергиясының (икемділігі) мәні сүйек немесе сіңірге қарағанда жоғары.
Өрмектерден тек жіптерді ғана емес, сонымен қатар пленкаларды да жасауға болады. Дәл осы пішінде жаралар мен күйіктерге емдік жабындарды жасау үшін «жасанды торды» пайдалану жоспарлануда, оны дене қабылдамайды және өзінің эпителийінің регенерациясын ынталандырады.
Өрмектерді сынап көрді және алды табиғи түрде, жібекке ұқсас. Өрмекшіні «сау» және нәзік жіптерді баяу айналатын катушкаға мұқият орау үшін әртүрлі құрылғылар ойлап табылды.
Бірнеше кедергілер болды. Біріншіден, өрмекшілердің жанжалшыл табиғаты: бірге ұстаған кезде бұл жануарлар жанжалдасып, бірін-бірі жейді. Екіншіден, әрбір өрмекші өте аз тор шығарады: 500 г талшықты өндіру үшін орташа өлшемді 27 мың өрмекші қажет болады деп есептеледі. Буынаяқтылардың өнімділігі өнеркәсіптік сұранысты қанағаттандыра алмайтыны анық. Шығудың бір ғана жолы бар: оны жасанды жолмен алуды үйрену.
Аралдар Тыңық мұхитӨрмекшілер ерекше күшті және суда көрінбейтін балық аулау торларын тоқуға «мәжбүрлейді». Ал Африканың шығыс жағалауына жақын орналасқан Мадагаскар аралында көптеген ауыл тұрғындары әлі күнге дейін жіптің орнына өрмекші торын пайдаланады.
Шамамен жүз жыл бұрын француз уағызшысы жасаған технология миллиондаған мадагаскар өрмекшілерінен алтын тор жинауға мүмкіндік берді.
Өнертанушы Саймон Пирс пен оның американдық іскер серіктесі Николас Годли өлшемі 3,4х1,2 метр болатын бірегей кенеп жасау үшін бірнеше ондаған жұмысшыларды жалдады.
«Жіптерді» жеткізушілер Nephila тұқымдасына жататын миллиондаған орбты өрмекші (алтын орб өрмекшілері) болды. Ғалым және кәсіпкер ең ерекше матаның бір бөлігін шығару үшін өмірінің бес жылға жуық уақытын және шамамен 500 мың долларды жұмсады.
Гудли алғаш рет Мадагаскарға 1994 жылы келді, ол жерде ол құрды шағын компания Raphia тектес пальма талшықтарынан тауар өндіру үшін. 1999 жылы Николас өзінің алғашқы сәнді сөмкелер жинағын шығарды (шамасы, сол материалдан), ал 2005 жылы ол фабриканы жауып, Пирспен бірге «өрмекші мата» өндірісіне толығымен көшті.
Гудли бұл ерекше картинаны жасауға 19 ғасырда Мадагаскар провинцияларының бірінің француз губернаторының осыған ұқсас нәрсені жасауға тырысқаны туралы әңгімелерден шабыттанды. Алайда, Николай бұл әңгімелердің шындық немесе ойдан шығарылғанын нақты білмеді.
Шын мәнінде, өрмекші жібек Мадагаскар тұрғындары арасында танымал емес (бұл түсінікті, өйткені ол «стандартты» жібек құртыөсіру әлдеқайда оңай). Алайда, 19 ғасырда Мерина патшалығының азаматтары әлі де онымен жұмыс істеуге шешім қабылдады. Мүшелерге өрмектен жасалған бұйымдар ұсынылды корольдік отбасылар. Тіпті жіп тоқудың ерекше дәстүрі болған.
Пирс пен Гудлидің жұмысы Мадагаскар астанасы Антананариву маңында Nephila madagascariensis түрінің өрмекшілерін жинау үшін 70 жұмысшы жалдаған кезде басталды.
Тек әйелдер алтын реңктері бар ерекше, берік торды жасайды. Коллекция жаңбырлы маусымда өтті, өйткені буынаяқтылар өз торларын жылдың осы уақытында ғана жасайды (бұл торды өндіру процесіне қосымша шектеулер қояды).
Жіп иіру фабрикасының түрін құру үшін өрмекшілер арнайы камераларға орналастырылды, онда олар қозғалыссыз болды. Айта кету керек, Nephila madagascariensis улы емес, тістейтін. Олар қашып кетуі немесе бір-бірін жеуі мүмкін. Пирс: «Алғашында бізде 20 аналық болды, бірақ көп ұзамай үшеуі болды, бірақ олар өте семіз болды», - дейді.
Сонымен, ақырында, тынышсыз тіршілік иелері бір уақытта зауытта бір уақытта өмір сүретін адамдардың санын көбейте отырып, бір-бірінен оқшауланды.
Он жұмысшы өрмекшілердің иіретін мүшелеріне ілінген торларды жинап жатқан. Осылайша бір адамнан 25 метрдей асыл материал алуға мүмкіндік туды.
Пирс он төрт мың өрмекші шамамен 28 грамм өрмекші жібек өндіретінін және жалпы салмағыМатаның соңғы бөлігі 1180 грамм болды!
Одан әрі бастапқы жіпті жасау үшін тоқымашылар қолмен 24 торды бір етіп, төрт негізгіні бір негізгі жіпке айналдырды (барлығы 96 дана), содан ғана олар матаны тоқады. Жұмыстың қаншалықты қиын екенін елестете аласыз.
Өрмекші торынан алынған материал ұрыс даласында, хирургияда және тіпті ғарышта пайдалы болады, көптеген сарапшылар сенімді. Өрмекші торының ақуыздарынан өнім алуға Ресей ғылым академиясының Биоорганикалық химия институты, сондай-ақ Трансплантология және жасанды органдар институты қызығушылық танытып отыр.
Халықтық медицинада мұндай рецепт бар: қан кетуді тоқтату үшін жараға немесе абразияға өрмекті жағуға болады, оны жәндіктерден және оған жабысып қалған кішкентай бұтақтардан мұқият тазартады. Өрмекші торының қан тоқтататын әсері бар және зақымдалған терінің жазылуын тездетеді екен. Хирургтер мен трансплантологтар оны тігіс салуға, импланттарды нығайтуға, тіпті жасанды мүшелерге арналған дайындама ретінде пайдалана алады. Өрмекші торын қолдану арқылы қазіргі уақытта медицинада қолданылатын көптеген материалдардың механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартуға болады.
Жүктелуде...
