Denne rekkefølgen av leddyr fremkaller en tvetydig holdning til seg selv. De fleste liker ikke edderkopper og vil børste bort et nett med fiendtlighet hvis de tilfeldigvis kommer over en underveis. I mellomtiden lar bruken av spindelvev til medisinske formål, og ikke bare, oss klassifisere det som interessant, uvanlig, miljøvennlig og nyttig naturlige materialer.
I et stykke rav oppdaget forskerne det eldste nettet som har overlevd til i dag. Dens alder er omtrent 140 millioner år. Litt tidligere ble det funnet rav der den eldste edderkoppen var godt bevart, dens alder er 120 millioner år. Dermed er edderkoppdyr ganske gamle skapninger enn forskere tidligere har antatt.
Hva består en nett av?
Edderkoppnett er et protein som skilles ut fra edderkoppens mange spinnerør og er beriket med alanin, glycin og serin. Under dannelsen av arachnoidbanen oppstår en strukturell endring i proteinet - det stivner på utsiden, men forblir flytende på innsiden.
Kombinasjonen av to typer proteiner: sterk spidroin-1 og elastisk spidroin-2, danner grunnlaget for stillasetråden. Denne kombinasjonen forklarer unike egenskaper spindelvev.
Bruk av edderkoppnett til medisinske formål
Blant oppskriftene på tradisjonell medisin er følgende: for å stoppe blødningen fra et slitasje eller sår, må du legge en spindelvev, renset for insekter og smårester, på den. Det har ikke bare en hemostatisk effekt, men fremmer også rask helbredelse stoffer.
Slike verdifulle egenskaper ved nettet kunne ikke gå ubemerket hen moderne medisin, og det pågår for tiden forskning på den praktiske anvendelsen. I det siste materialet Kirurger og transplantologer er interessert i å bruke det som et middel for suturering, kunstige leddbånd og sener.
Med bakteriedrepende egenskaper, kan edderkoppfiber i form av filmer tjene som et helbredende belegg for brannskader og sår som akselererer regenerering hud og blir ikke avvist av kroppen.
Det er ennå ikke mulig å fullstendig syntetisere proteiner av denne typen kjemisk, men forskere kan skryte av noen suksesser. For eksempel er det oppnådd en kunstig analog av edderkopptråd, som bare er 4 ganger mindre sterk enn naturlig. Dette kan allerede betraktes som en prestasjon, siden størrelsen på gapet er høyere enn for en sene eller et bein.
Hannover-forskere forsker også i denne retningen og sier at en ny teknikk snart vil dukke opp plastisk kirurgi, basert på å sy sammen skadede nerver hos mennesker. De bemerker at nettet har alle nødvendige kvaliteter for dette: strekkelastisitet, selvoppløsning i kroppen og forbedret "overlevelse" uten inflammatoriske prosesser.
I sin tur er det planlagt å lage kunstig hud basert på edderkoppnett for de menneskene som trenger en hudtransplantasjon.
Eksperimenter og grupper av forskere fra Tufts University (USA) ble kronet med suksess. Under eksperimentene ble det oppnådd modifiserte edderkoppnettproteiner, som festet seg til syke celler, og ignorerte friske. Dette ga en slags plattform for å transportere terapeutiske gener inn i cellene i kroppen.
Storskala bruk av edderkoppnett til medisinske formål krever stor mengde edderkopper, så forskere er på jakt etter en syntetisk silke som vil ha egenskapene til et naturlig vev, men samtidig være tilgjengelig for praktisk bruk.
Hvem som helst kan enkelt børste bort spindelvev som henger mellom grenene på et tre eller under taket i det ytterste hjørnet av rommet. Men de færreste vet at hvis banen hadde en diameter på 1 mm, kunne den tåle en belastning på omtrent 200 kg. Ståltråd med samme diameter tåler betydelig mindre: 30–100 kg, avhengig av ståltype. Hvorfor har nettet slike eksepsjonelle egenskaper?
Noen edderkopper spinner opptil syv typer tråder, som hver har sitt eget formål. Tråder kan brukes ikke bare til å fange byttedyr, men også til å bygge kokonger og hoppe i fallskjerm (ved å ta av i vinden kan edderkopper flykte fra en plutselig trussel, og unge edderkopper sprer seg til nye territorier på denne måten). Hver type bane er produsert av spesielle kjertler.
Banen som brukes til å fange byttedyr består av flere typer tråder (fig. 1): ramme, radial, fanger og hjelpe. Den største interessen for forskere er rammetråden: den har både høy styrke og høy elastisitet - det er denne kombinasjonen av egenskaper som er unik. Den ultimate strekkstyrken til edderkoppens rammetråd Araneus diadematus er 1,1–2,7. Til sammenligning: strekkfastheten til stål er 0,4–1,5 GPa, og den for menneskehår er 0,25 GPa. Samtidig kan rammetråden strekke seg med 30–35 %, og de fleste metaller tåler deformasjon på ikke mer enn 10–20 %.
La oss forestille oss et flygende insekt som treffer et strukket nett. I dette tilfellet bør tråden på nettet strekke seg slik at kinetisk energi flygende insekt omgjort til varme. Hvis nettet lagret energien det mottar som energi elastisk deformasjon, da ville insektet sprette av nettet som fra en trampoline. En viktig egenskap ved banen er at den frigjør en meget stor mengde varme under rask strekking og påfølgende sammentrekning: energien som frigjøres per volumenhet er mer enn 150 MJ/m 3 (stål frigjør 6 MJ/m 3). Dette gjør at nettet effektivt kan spre slagenergien og ikke strekke seg for mye når et offer blir fanget i det. Edderkoppnett eller polymerer med lignende egenskaper kan være ideelle materialer for lett kroppsrustning.
I folkemedisin Det er en slik oppskrift: for å stoppe blødningen kan du påføre et spindelvev på et sår eller slitasje, fjerne det forsiktig for insekter og små kvister som sitter fast i det. Det viser seg at edderkoppnett har en hemostatisk effekt og akselererer helbredelsen av skadet hud. Kirurger og transplantologer kan bruke det som et materiale for suturering, forsterkning av implantater, og til og med som et blankett for kunstige organer. Ved hjelp av nettet kan du forbedre deg betydelig mekaniske egenskaper mange materialer som i dag brukes i medisin.
Så edderkoppnett er et uvanlig og veldig lovende materiale. Hvilke molekylære mekanismer er ansvarlige for dens eksepsjonelle egenskaper?
Vi er vant til at molekyler er ekstremt små gjenstander. Dette er imidlertid ikke alltid tilfelle: polymerer er utbredt rundt oss, som har lange molekyler som består av identiske eller lignende enheter. Alle vet at den genetiske informasjonen til en levende organisme er registrert i lange DNA-molekyler. Alle holdt plastposer i hendene, bestående av lange sammenvevde polyetylenmolekyler. Polymermolekyler kan nå enorme størrelser.
For eksempel er massen til ett menneskelig DNA-molekyl omtrent 1,9·10 12 amu. (dette er imidlertid omtrent hundre milliarder ganger mer enn massen til et vannmolekyl), lengden på hvert molekyl er flere centimeter, og den totale lengden på alle menneskelige DNA-molekyler når 10 11 km.
Den viktigste klassen av naturlige polymerer er proteiner; de består av enheter kalt aminosyrer. Ulike proteiner utfører ekstremt forskjellige funksjoner i levende organismer: de kontrollerer kjemiske reaksjoner, brukt som byggemateriale, for beskyttelse, etc.
Stillastråden på nettet består av to proteiner, som kalles spidroins 1 og 2 (fra engelsk edderkopp- edderkopp). Spidroiner er lange molekyler med masser fra 120 000 til 720 000 amu. Aminosyresekvensene til edderkopper kan variere fra edderkopp til edderkopp, men alle edderkopper har vanlige trekk. Hvis du mentalt strekker ut et langt spidroin-molekyl i en rett linje og ser på sekvensen av aminosyrer, viser det seg at det består av repeterende seksjoner som ligner hverandre (fig. 2). To typer regioner veksler i molekylet: relativt hydrofile (de som er energetisk gunstige for kontakt med vannmolekyler) og relativt hydrofobe (de som unngår kontakt med vann). I endene av hvert molekyl er det to ikke-repetitive hydrofile regioner, og de hydrofobe områdene består av mange repetisjoner av en aminosyre kalt alanin.
Et langt molekyl (f.eks. protein, DNA, syntetisk polymer) kan betraktes som et sammenkrøllet, sammenfiltret tau. Å strekke det er ikke vanskelig, fordi løkkene inne i molekylet kan rette seg ut, noe som krever relativt liten innsats. Noen polymerer (som gummi) kan strekke seg opptil 500 % av sin opprinnelige lengde. Så evnen til edderkoppnett (et materiale som består av lange molekyler) til å deformere mer enn metaller er ikke overraskende.
Hvor kommer styrken til nettet fra?
For å forstå dette er det viktig å følge prosessen med tråddannelse. Inne i edderkoppkjertelen akkumuleres spidroiner i form av en konsentrert løsning. Når filamentet er dannet, forlater denne løsningen kjertelen gjennom en smal kanal, dette hjelper til med å strekke molekylene og orientere dem langs strekningens retning, og de tilsvarende kjemiske endringene gjør at molekylene holder seg sammen. Fragmenter av molekyler som består av alaniner går sammen og danner en ordnet struktur, lik en krystall (fig. 3). Inne i en slik struktur er fragmentene lagt parallelt med hverandre og koblet til hverandre med hydrogenbindinger. Det er disse områdene, sammenlåst med hverandre, som gir styrken til fiberen. Den typiske størrelsen på slike tettpakkede områder av molekyler er flere nanometer. De hydrofile områdene rundt dem viser seg å være tilfeldig kveilet, likt sammenkrøllete tau, de kan rette seg ut og dermed sikre strekking av banen.
Mange komposittmaterialer, som for eksempel armert plast, er konstruert etter samme prinsipp som stillastråden: i en relativt myk og fleksibel matrise, som tillater deformasjon, er det små harde områder som gjør materialet sterkt. Selv om materialforskere har jobbet med lignende systemer i lang tid, begynner menneskeskapte kompositter bare å nærme seg edderkoppnett i egenskapene deres.
Interessant nok, når nettet blir vått, trekker det seg kraftig sammen (dette fenomenet kalles superkontraksjon). Dette skjer fordi vannmolekyler trenger inn i fiberen og gjør de uordnede hydrofile områdene mer mobile. Hvis nettet har strukket seg og falt på grunn av insekter, trekker det seg sammen på en fuktig eller regnfull dag og gjenoppretter samtidig formen.
Merk også interessant funksjon tråddannelse. Edderkoppen trekker ut nettet under påvirkning egen vekt, men den resulterende nettet (tråddiameter ca. 1–10 μm) kan vanligvis bære en masse seks ganger massen til selve edderkoppen. Hvis du øker vekten på edderkoppen ved å rotere den i en sentrifuge, begynner den å skille ut en tykkere og mer holdbar, men mindre stiv vev.
Når det gjelder bruk av edderkoppnett, oppstår spørsmålet om hvordan man får tak i det i industrielle mengder. Det finnes installasjoner i verden for å "melke" edderkopper, som trekker ut tråder og spoler dem på spesielle spoler. Imidlertid er denne metoden ineffektiv: for å samle 500 g vev, er det nødvendig med 27 tusen mellomstore edderkopper. Og her kommer bioingeniør til hjelp for forskere. Moderne teknologier gjør det mulig å introdusere gener som koder for edderkoppnettproteiner i ulike levende organismer, som bakterier eller gjær. Disse genmodifiserte organismene blir kilder til kunstige nett. Proteiner produsert ved genteknologi kalles rekombinante. Merk at rekombinante spidroiner vanligvis er mye mindre enn naturlige, men strukturen til molekylet (vekslende hydrofile og hydrofobe områder) forblir uendret.
Det er tillit til at kunstig vev ikke vil være dårligere i egenskaper enn naturlige og vil finne sin praktiske anvendelse som et slitesterkt og miljøvennlig materiale. I Russland studerer flere vitenskapelige grupper fra forskjellige institutter i fellesskap egenskapene til nettet. Produksjonen av rekombinant edderkoppnett utføres ved Statens forskningsinstitutt for genetikk og utvalg av industrielle mikroorganismer, fysiske og Kjemiske egenskaper proteiner studeres ved Institutt for bioingeniørvitenskap, Biologisk fakultet, Moskva statsuniversitet. M.V. Lomonosov, produkter fra edderkoppnettproteiner dannes ved Institute of Bioorganic Chemistry ved det russiske vitenskapsakademiet, deres medisinske applikasjoner studier ved Institutt for transplantasjon og kunstige organer.
Kandidat for fysiske og matematiske vitenskaper E. Lozovskaya
Vitenskap og liv // Illustrasjoner
Det klebemiddel som dekker tråden til fangspiralen er jevnt fordelt over hele banen i form av perledråper. Bildet viser stedet hvor to fragmenter av fangespiralen er festet til radiusen.
Vitenskap og liv // Illustrasjoner
Vitenskap og liv // Illustrasjoner
Vitenskap og liv // Illustrasjoner
Vitenskap og liv // Illustrasjoner
De første stadiene av å bygge et fangstnett av en korsedderkopp.
Den logaritmiske spiralen beskriver tilnærmet formen på hjelpespiraltråden som edderkoppen legger ved konstruksjon av et hjulformet fangstnett.
Arkimedes-spiralen beskriver formen på den selvklebende fangstråden.
Sikksakk-tråder er en av egenskapene til nettene til edderkopper av slekten Argiope.
De krystallinske områdene av silkefiberen har en foldet struktur som ligner på den som er vist på figuren. De enkelte kjedene er forbundet med hydrogenbindinger.
Unge korsedderkopper som nettopp har dukket opp fra nettkokongen deres.
Edderkopper av familien Dinopidae spinosa vever et nett mellom bena og kaster det over byttet.
Korsedderkoppen (Araneus diadematus) er kjent for sin evne til å veve store, hjulformede fangevev.
Noen typer edderkopper fester også en lang "stige" til den runde fellen, noe som øker effektiviteten av jakten betydelig.
Vitenskap og liv // Illustrasjoner
Slik ser edderkopprørene som trådene av edderkoppsilke kommer ut fra under et mikroskop.
Edderkopper er kanskje ikke de mest attraktive skapningene, men deres skapelse, nettet, er intet mindre enn fryktinngytende. Husk hvordan den geometriske regelmessigheten til de fineste trådene som glitrer i solen, strukket mellom grenene på en busk eller blant høyt gress, fanger øyet.
Edderkopper er en av de eldgamle innbyggere av planeten vår, bebo landet for mer enn 200 millioner år siden. Det er rundt 35 tusen arter av edderkopper i naturen. Disse åttebeinte skapningene, som lever overalt, er gjenkjennelige alltid og overalt, til tross for forskjeller i farge og størrelse. Men det viktigste er særpreg- er evnen til å produsere edderkoppsilke, en naturlig fiber uovertruffen i styrke.
Edderkopper bruker nett til en rekke formål. De lager kokonger for egg av det, bygger tilfluktsrom for overvintring, bruker det som et "sikkerhetstau" når de hopper, vever intrikate fangstnett og pakker inn fanget bytte. En hunn klar for parring produserer en nettråd merket med feromoner, takket være hvilken hannen, som beveger seg langs tråden, lett finner en partner. Unge edderkopper av noen arter flyr bort fra foreldreredet på lange tråder fanget av vinden.
Edderkopper lever hovedsakelig av insekter. Jaktapparatene de bruker for å få mat er av de fleste ulike former og typer. Noen edderkopper strekker ganske enkelt ut flere signaltråder i nærheten av deres ly, og så snart et insekt berører tråden, skynder de seg mot det fra bakhold. Andre kaster en tråd med en klissete dråpe i enden fremover, som en slags lasso. Men toppen av designaktiviteten til edderkopper er fortsatt runde hjulformede nett, plassert horisontalt eller vertikalt.
For å bygge et hjulformet fangstnett produserer korsedderkoppen, en vanlig innbygger i våre skoger og hager, en ganske lang, sterk tråd. En bris eller stigende luftstrøm løfter tråden oppover, og hvis stedet for å bygge banen er valgt godt, klamrer den seg til nærmeste gren eller annen støtte. Edderkoppen kryper langs den for å sikre enden, noen ganger legger den en annen tråd for styrke. Deretter slipper han en fritt hengende tråd og fester en tredje til midten, slik at det oppnås en Y-formet struktur - de tre første radiene av mer enn femti. Når de radielle trådene og rammen er klare, går edderkoppen tilbake til midten og begynner å legge ut en midlertidig hjelpespiral - noe sånt som " stillas". Hjelpespiralen holder strukturen sammen og fungerer som en vei for edderkoppen ved konstruksjon av fangspiralen. Hele hovedrammen til nettverket, inkludert radiene, er laget av ikke-klebende tråd, men for fangspiralen en dobbel tråd belagt med et lim brukes.
Det som er overraskende er at disse to spiralene har forskjellige geometriske former. Den midlertidige spiralen har relativt få svinger, og avstanden mellom dem øker for hver sving. Dette skjer fordi, når du legger den, beveger edderkoppen seg i samme vinkel til radiene. Formen på den resulterende brutte linjen er nær den såkalte logaritmiske spiralen.
Den klebrige fangespiralen er bygget etter et annet prinsipp. Edderkoppen starter ved kanten og beveger seg mot midten, holder samme avstand mellom svingene, og skaper en Archimedes-spiral. Samtidig biter den av trådene til hjelpespiralen.
Edderkoppsilke produseres av spesielle kjertler som er plassert på baksiden av edderkoppens mage. Det er minst syv typer arachnoidkjertler kjent for å produsere forskjellige tråder, men ingen kjente edderkopparter har alle de syv typene samtidig. Vanligvis har en edderkopp fra ett til fire par av disse kjertlene. Å veve et nett er ikke en rask oppgave, og det tar omtrent en halvtime å bygge et mellomstort fangstnett. For å bytte til produksjon av en annen type vev (for fangspiralen), trenger edderkoppen et minutts pusterom. Edderkopper gjenbruker ofte nett ved å spise gjenværende nett som har blitt skadet av regn, vind eller insekter. Nettet fordøyes i kroppen deres ved hjelp av spesielle enzymer.
Strukturen til edderkoppsilke har blitt perfekt utviklet over hundrevis av millioner av år med evolusjon. Dette naturlige materialet kombinerer to fantastiske egenskaper- styrke og elastisitet. En vev laget av spindelvev kan stoppe et insekt som flyr i full fart. Tråden som edderkopper vever bunnen av jaktnettet fra er tynnere enn et menneskehår, og dens spesifikke (det vil si beregnet per masseenhet) strekkstyrke er høyere enn stål. Hvis du sammenligner edderkopptråd med ståltråd med samme diameter, vil de bære omtrent samme vekt. Men edderkoppsilke er seks ganger lettere, noe som betyr seks ganger sterkere.
Som menneskehår, saueull og silke fra silkeormkokonger, består edderkoppnett hovedsakelig av proteiner. Når det gjelder aminosyresammensetning, er edderkoppnettsproteinene - spidroiner - relativt nær fibroiner, proteinene som utgjør silken som produseres av silkeormslarver. Begge inneholder uvanlig høye mengder av aminosyrene alanin (25 %) og glycin (ca. 40 %). Områder med proteinmolekyler som er rike på alanin danner krystallinske områder tettpakket i folder, og gir høy styrke, og de områdene hvor det er mer glycin representerer et mer amorft materiale som kan strekke seg godt og dermed gi elastisitet til tråden.
Hvordan dannes en slik tråd? Det finnes ikke noe fullstendig og klart svar på dette spørsmålet ennå. Prosessen med spinning av nett har blitt studert mest detaljert ved å bruke eksemplet med den ampullaide kjertelen til den orb-vevende edderkoppen Nephila clavipes. Den ampullaide kjertelen, som produserer den sterkeste silken, består av tre hovedseksjoner: en sentral sekk, en veldig lang buet kanal og et rør med utløp. Fra celler til indre overflate Små sfæriske dråper som inneholder to typer spidroin-proteinmolekyler kommer ut av posen. Denne viskøse løsningen strømmer inn i halen av sekken, hvor andre celler skiller ut en annen type protein - glykoproteiner. Takket være glykoproteiner får den resulterende fiberen en flytende krystallinsk struktur. Flytende krystaller er bemerkelsesverdige fordi de på den ene siden har det høy grad orden, og på den annen side opprettholde flyten. Når den tykke massen beveger seg mot utløpet, blir de lange proteinmolekylene orientert og justert parallelt med hverandre i retning av aksen til den formende fiberen. I dette tilfellet dannes intermolekylære hydrogenbindinger mellom dem.
Menneskeheten har kopiert mange av naturens designfunn, men en så kompleks prosess som å spinne et nett har ennå ikke blitt reprodusert. Forskere prøver nå å løse dette vanskelige problemet ved hjelp av bioteknologiske teknikker. Det første trinnet var å isolere genene som er ansvarlige for produksjonen av proteinene som utgjør nettet. Disse genene ble introdusert i cellene til bakterier og gjær (se "Science and Life" nr. 2, 2001). Kanadiske genetikere har gått enda lenger - de har avlet frem genmodifiserte geiter hvis melk inneholder oppløste edderkoppnettproteiner. Men problemet er ikke bare å skaffe edderkoppsilkeproteinet, det er nødvendig å modellere naturlig prosess spinning. Men forskerne har ennå ikke lært denne leksjonen fra naturen.
Hvordan en edderkopp vever et nett, eksperter har laget en video der du i detalj kan se leddyrens handlinger. Evnen til å veve åpent stoff, traktformede nett og kokonger for larver overføres genetisk. Den unge edderkoppen gjentar alle handlingene til moren sin, uten noen gang å se hvordan det gjøres. Edderkopper lager nett av forskjellige former, størrelser, strukturer og bruker dem i til ulike formål.
Sammensetning av et edderkoppnett
Det er sekresjonen av arachnoidkjertlene. Etter utgivelsen strekker den seg og stivner i form av tynne tråder. Senere flettes de sammen og gjøres sterkere. Brukes til å danne et mønster eller som byggemateriale.
Hva består et edderkoppnett av - protein beriket med alanin, serin, glysin. Inne i arachnoidkjertelen er stoffet i flytende form. I ferd med å passere gjennom de spinnende rørene, stivner den og blir til tråd.
Der edderkoppnettet kommer fra er fra vorter som ligger nær kjønnsorganene. Et krystallinsk protein dannes inne i tråden, noe som øker styrken og fleksibiliteten til fibrene. Avhengig av formålet som banen skal brukes til, endres tykkelsen og styrken.
Interessant!
Styrken til et edderkoppnett er nær nylon; det beholder spenningen når trådene strekkes eller komprimeres. En gjenstand hengt opp på en lang bane kan roteres i lang tid i én retning, den vil ikke floke seg sammen, og vil ikke engang tilby motstand når den beveger seg. Takket være denne funksjonen kan edderkoppen henge i luften i lang tid, feste enden til en plante, og også over lange avstander ved hjelp av vindkast.
Hvorfor vever en edderkopp et nett - hovedfunksjoner
Nettet frigis ikke vilkårlig, men når behovet melder seg. Ulike mennesker bruker tråder til forskjellige formål, men absolutt alle kvinner bruker en spesiell hemmelighet for å tiltrekke seg menn.
- Hvis du ser nøye på hvor hunnen slipper nettet, vil du legge merke til at vortene med sekret befinner seg i nærheten av kjønnsorganene. En kjønnsmoden hunn skiller i tillegg ut luktende stoffer, hvis lukt oppdages av hannen.
- Familien vever fangstnett. Opprettelsen av store prøver innenfor en radius når 2 m. Tettheten av lerretet er slik at fugler, små gnagere og amfibier blir viklet inn i det. Insekter og deres larver blir viklet inn i garnene.
- Jord, underjordiske prøver bygger huler i bakken med mange labyrinter. De konstruerer ikke fangstnett, men beskytter inngangen med spindelvev og strekker signaltråder. Ved sin vibrasjon bestemmer de tilnærmingen til et potensielt offer og går umiddelbart på jakt.
- Edderkopper lever ensomme liv, og samles kun i par for parring. Eiendeler er delt; hvis grenser brytes, dødelige sammentrekninger. For å bosette seg og utforske et nytt område, vever edderkoppen en sterk lang tråd, fester den til et blad eller kvist, går ned og venter på et vindkast. Med fly kan en leddyr fly flere hundre kilometer eller lande under en busk i nærheten. Aktiv migrasjon begynner etter fødselen yngre generasjon edderkopper.
- Etter befruktning begynner hunnen å danne en kokong fra nettet. Legger fra 50 til 1000 egg inni. Den fester den på et bortgjemt sted eller drar den med seg gjennom hele utviklingsperioden til larvene.
- Fra sterke tråder bygger arachniden seg et hus, et ly for overvintring. En unik skapning - bygger et rede under vann. Til å begynne med vever den et hus av tråder, fyller det med luft, bor inne, slipper hannen inn parringssesong, klekker ut ungene der, drar det fangede offeret inn.
- Rovdyret omslutter byttet sitt med et nett etter å ha injisert giftstoffet. Etter dette forlater den byttet og ser det til side til krampene stopper. Hvis rovdyret ikke er sulten, henger det det fangede byttet på et nett på et avsidesliggende sted som reservat.
- Noen arter av leddyr pakker blader inn i spindelvev, strekker ut en lang tråd og trekker den for å distrahere oppmerksomheten til rovdyr fra deres ly. De lager en dukke, som deretter kontrolleres dyktig. Andre håndverkere bruker improviserte materialer til å veve en flåte, flyte på overflaten av vannet og fange yngel, larver og krepsdyr.
Edderkoppen forlater fangstnettene sine når trådene er betydelig skadet av insekter. Begynner å danne et nytt lerret etter 12 fangede ofre.
På en lapp!
Leddyret spiser ofte oppfinnelsen sin. Dette fenomenet forklares av påfylling av kroppen med protein og tilstedeværelsen av fuktighet, som samler seg på lerretet på grunn av dugg.
Hvordan en edderkopp vever et nett
Mange edderkoppdyr fører nattbilde liv, er engasjert i "veving" i mørket. Hvor lang tid det tar en edderkopp å veve et nett avhenger av typen leddyr. I gjennomsnitt bruker kuleveveren omtrent 1 time på å danne sterke fangstnett. Hvis rekonstruksjon er nødvendig, tar prosessen noen minutter.
Hvor raskt edderkoppen vever nettet kan du se i videoen nedenfor. Leddyret gjør dette automatisk, og gjentar det samme mønsteret hver gang. De mest attraktive er de åpne mønstrene til orb-vevere. Til å begynne med tas en sterk bane, strukket i form av en trekant, deretter dannes celler i forskjellige størrelser.
Interessant!
Nettet som bor i tropiske skoger Brasil, så sterkt at lokale fiskere bruker det til å fange fisk. Trådene brukes til å veve et tynt, men veldig slitesterkt stoff. Kraig Biocraft lager kroppsrustning av naturlige edderkoppmaterialer.
Hvordan en edderkopp vever et nett mellom trær kan sees i hagen, under forhold dyreliv. Et åpent stoff eller trakt glitrer i solen og tiltrekker seg insekter. Men selve prosessen, som en edderkopp som strekker et nett mellom to trær, fortjener beundring. Til å begynne med går rovdyret ned, venter på et vindkast, beveger seg gjennom luften til et tre i nærheten og sikrer den andre enden der. Da forblir saken liten.
Under flyturen kontrollerer edderkoppen hastigheten ved å justere lengden på tråden. Ved forlengelse går den saktere, når den forkortes, beveger den seg raskere. For å lande må du kaste et nett på en plante eller et tre.
Praktiske fordeler med nettet.
Hver De fleste av oss forestiller oss et nett veldig godt: vi har gjentatte ganger møtt et nett i skogen, eller til og med i vår eget hjem. De børster spindelvev ut av hjørnene med en kost, og i skogen, når de tilfeldigvis lander ansiktet i dem, rister de dem av seg med misnøye.
I mellomtiden er nettet en veldig interessant og nyttig praktisk anvendelse naturlig materiale, stor verdi som har blitt ufortjent formørket i dag av en rekke syntetiske polymerer.
De fineste trådene i det eldste nettet ble oppdaget i et stykke rav av arbeidere ved University of Oxford i East Sussex. Alderen til det unike funnet er anslått til omtrent 140 millioner år. Frem til dette tidspunktet ble den eldste ansett for å være et nett i et ravstykke funnet i Libanon, datert for 130 millioner år siden, og den eldste edderkoppen ble funnet i rav rundt 120 millioner år gammel. Rav, dannet for mer enn 100 millioner år siden, er ekstremt sjelden.
Med hjelp av de fleste moderne teknologier Ved hjelp av ultramikroskopi klarte forskerne å identifisere det eldste edderkoppnettet, hvis lengde på trådene var litt mer enn en millimeter. Interessant nok ligner nettet på den som er vevd av moderne edderkopper. Plasseringen av de oppdagede trådene gjorde det mulig å fastslå at de var støtter for orb-nettet. Det samme ravstykket bevarte to nøster av gamle spindelvev.
Takket være denne oppdagelsen antydet paleobiologene som studerte den at edderkoppdyr faktisk er mye eldre skapninger enn tidligere antatt. Tidligere ble det antatt at den brede distribusjonen av flygende insekter, som fungerte som byttedyr for edderkoppdyr, var forårsaket av utseendet til blomstrende planter på planeten vår. Etter å ha studert oppdagelsen av Oxford-forskere, ble det antydet at de eldste edderkoppdyrene jaktet på krypende og hoppende insekter ved å veve nett på jordoverflaten.
I tillegg til spindelvevene, beholdt det samme stykket rav forkullede partikler av brent bark og saft bartre. Antagelig frigjorde treet harpiks som absorberte spindelvevene og deretter ble til rav under en skogbrann.
Edderkopper bruker selv nett til å bygge tilfluktsrom, foring av huler, fangenett og eggkokonger; Hannene lager et spermnett av det for reproduksjonsformål. I ungdyrene til noen edderkopper fungerer lange tråder av nett som fallskjermer når de spres med vinden. Når du lager et fangnett, spenner edderkoppen først rammen og de radielle trådene, legger deretter en midlertidig støttespiraltråd, og først etter det vever det et selvklebende spiralfangnett, hvoretter kuttet biter av støttetråden.
Edderkoppnett er et protein beriket med glycin, alanin og serin. Inne i arachnoidkjertelen eksisterer den i flytende form. Når det skilles ut gjennom mange spinnende rør som åpner seg på overflaten av arachnoidvortene, endres strukturen til proteinet, som et resultat av at det stivner i form av en tynn tråd. Deretter vever edderkoppen disse primærtrådene til en tykkere vevfiber.
Ryggraden i nettet består av to proteiner: den sterkere spidroin-1 og den mer elastiske spidroin-2. Det er kombinasjonen av egenskapene deres som bestemmer de unike egenskapene til nettet.
Banen kan ha en diameter på opptil flere millimeter og består av svært tynne tråder. Nettet er ekstremt tynt og lett. For å omringe ekvator på planeten vår, ville det bare ta 340 g!
Forskere er mest interessert i rammetråden på nettet, som er uvanlig sterk og elastisk. De færreste vet at edderkopptråd er nær nylon i styrke - dens strekkfasthet varierer fra 40 til 260 kg/mm2, som er flere ganger sterkere enn stål. Hvis banen hadde en diameter på 1 mm, kunne den bære en belastning på ca. 200 kg. Ståltråd med samme diameter tåler betydelig mindre: 30-100 kg, avhengig av ståltype. I tillegg er den uvanlig elastisk.
Interessant nok, når nettet blir vått, trekker det seg kraftig sammen (dette fenomenet kalles superkontraksjon). Dette skjer fordi vannmolekyler trenger inn i fiberen og gjør de uordnede hydrofile områdene mer mobile. Hvis nettet har strukket seg og falt på grunn av insekter, trekker det seg sammen på en fuktig eller regnfull dag og gjenoppretter samtidig formen.
En annen uvanlig egenskap ved et edderkoppnett er dets indre artikulasjon: et objekt hengt opp på en edderkoppfiber kan roteres i det uendelige i samme retning, og samtidig vil det ikke bare ikke vri seg, men vil ikke skape en merkbar motkraft i det hele tatt. .
Som du vet, hentet folk naturlige tråder fra naturlige materialer med ganske mye oppfinnsomhet. Deretter dukket stoffer opp fra slike tråder - fra ull, bomull, lin, nesle og til og med fra de fineste trådene av silkeormkokonger. Bruken av nettet åpner imidlertid nye muligheter i denne retningen, fordi er et utmerket materiale for å lage slitesterke og lette stoffer.
Det første forsøket på å lage et slikt stoff ble gjort for tre århundrer siden av den franske entomologen Bon, som presenterte forslagene sine om å erstatte importert silke med edderkoppsilke for Royal Scientific Society. Som prøve var strømper og hansker laget av edderkoppsilke inkludert. Forskerens idé fant ikke støtte på grunn av vanskeligheten med masseavl av edderkopper. I nåtid det er en løsning på dette problemet, men utseendet stor kvantitet syntetiske tråder reduserte kraftig etterspørselen etter edderkoppsilke.
Eksepsjonell i styrke, letthet og skjønnhet, brukes edderkoppnettstoff fortsatt i dag og er kjent i Kina under navnet "Eastern Sea Fabric". Polynesierne brukte nettet av store nett-edderkopper som tråd for å sy og veve fiskeutstyr. På begynnelsen av 1700-tallet i Frankrike ble hansker og strømper laget av nett av kors, noe som vakte universell beundring. Det er kjent at opptil 500 m tråd kan fås fra en edderkopp samtidig. I 1899 prøvde de å skaffe stoff for å dekke et luftskip fra nettet til en stor Madagaskar-edderkopp og klarte å produsere en prøve av luksuriøst stoff på 5 m langt.
For øyeblikket brukes edderkoppnetttråder hovedsakelig i den optiske industrien for påføring av trådkors i optiske instrumenter og som tråder i mikrokirurgi, samt på grunn av det høye innholdet bakteriedrepende egenskaper kan med hell brukes i medisin som suturmateriale, kunstige leddbånd og sener, filmer for å helbrede sår, brannskader, etc.
Det er umulig å syntetisere denne typen proteiner i laboratoriet kjemisk - de er for komplekse. Imidlertid klarte forskere å lage en slags kunstig analog ved bruk av bioteknologiske teknologier. Denne tråden ble testet for styrke av spesialister ved Uglekhimvolokno Research Center i Mytishchi. En tråd på bare noen mikrometer tykk tåler 50-100 mg belastning ved brudd. Det viste seg å være bare fire ganger mindre holdbart enn en edderkopp, og dette er veldig godt resultat. Samtidig er verdien av bruddenergien (elastisiteten) til denne tråden allerede høyere enn for bein eller sene.
Ikke bare tråder, men også filmer kan lages av spindelvev. Det er i denne formen det er planlagt å bruke "kunstig vev" for å lage helbredende belegg for sår og brannskader, som ikke vil bli avvist av kroppen og vil stimulere regenereringen av sitt eget epitel.
Prøvde og mottok spindelvev naturlig, lik silke. Ulike enheter ble til og med oppfunnet for å "melke" edderkoppen og forsiktig vikle de delikate trådene på en sakte roterende spole.
Det var flere hindringer. For det første edderkoppenes kranglete natur: når de holdes sammen, krangler og spiser disse dyrene hverandre. For det andre produserer hver edderkopp svært lite nett: det er anslått at 27 tusen edderkopper av gjennomsnittlig størrelse vil være nødvendig for å produsere 500 g fiber. Det er klart at produktiviteten til leddyr sannsynligvis ikke vil tilfredsstille industrielle krav. Det er bare én vei ut: lær å få det kunstig.
Øyboere Stillehavet«tving» edderkopper til å veve fiskegarn, som er uvanlig sterke og nesten usynlige i vannet. Og på øya Madagaskar, som ligger nær den østlige kysten av Afrika, bruker mange landsbyboere fortsatt edderkoppnett i stedet for tråder.
Teknologien, utviklet for rundt hundre år siden av en fransk predikant, gjorde det mulig å samle gullvev fra en million Madagaskar-edderkopper.
Kunstkritiker Simon Peers og hans amerikanske forretningspartner Nicholas Godley hyret inn flere dusin arbeidere for å lage et unikt lerret som måler 3,4 x 1,2 meter.
Leverandørene av "tråder" var en million orb-veving edderkopper (gullkule edderkopper), som tilhørte slekten Nephila. Vitenskapsmannen og gründeren brukte nesten fem år av livet sitt og rundt 500 tusen dollar på å produsere et stykke kanskje det mest uvanlige stoffet.
Goodley kom først til Madagaskar i 1994, hvor han opprettet lite selskap for produksjon av varer fra palmefibre av slekten Raphia. I 1999 ga Nicholas ut sin første kolleksjon av motevesker (tilsynelatende fra samme materiale), og i 2005 stengte han fabrikken og byttet helt til produksjon av "edderkoppstoff" sammen med Pierce.
Goodley ble inspirert til å lage dette uvanlige maleriet av historier om hvordan den franske guvernøren i en av Madagaskar-provinsene på 1800-tallet prøvde å gjøre noe lignende. Nicholas visste imidlertid ikke med sikkerhet om disse historiene var sanne eller fiksjon.
Faktisk er edderkoppsilke ikke spesielt populær blant innbyggerne på Madagaskar (dette er forståelig, siden det er "standard" silkeorm mye lettere å dyrke). På 1800-tallet bestemte imidlertid undersåtter av Merina-riket seg for å samarbeide med ham. Produkter laget av spindelvev ble presentert for medlemmene kongelige familier. Det var til og med en spesiell tradisjon med å veve tråder.
Pearce og Goodleys arbeid begynte da de ansatte 70 arbeidere for å samle edderkopper av arten Nephila madagascariensis nær hovedstaden på Madagaskar, Antananarivo.
Bare kvinner lager et unikt, slitesterkt nett med en gylden fargetone. Innsamlingen fant sted i regntiden, siden leddyr produserer nettene sine bare på denne tiden av året (noe som legger ytterligere begrensninger på produksjonsprosessen til nettet).
For å lage en slags spinnefabrikk ble edderkoppene plassert i spesielle kammer hvor de ble holdt urørlige. Det må sies at Nephila madagascariensis ikke er giftig, men biter. De kan også rømme eller spise hverandre. "Til å begynne med hadde vi 20 kvinner, men vi endte snart opp med tre, men de var veldig fete," sier Pierce.
Så til slutt ble de rastløse skapningene isolert fra hverandre, mens de samtidig økte antallet individer som samtidig bodde i fabrikken.
Ti arbeidere samlet nett som hang fra edderkoppenes spinnende organer. På denne måten var det mulig å skaffe rundt 25 meter edelt materiale fra ett individ.
Pierce bemerker at fjorten tusen edderkopper produserer omtrent 28 gram edderkoppsilke, og Total vekt Den siste stoffbiten var på hele 1180 gram!
Deretter, for å lage den primære tråden, vridd vevere manuelt 24 stykker vev til ett, fire primære ble deretter omgjort til en hovedtråd (totalt 96 stykker), og bare fra dette vev de stoffet. Du kan forestille deg hvor møysommelig arbeidet må være.
Materiale fra edderkoppnett vil være nyttig på slagmarken, i kirurgi og til og med i verdensrommet, er mange eksperter sikre på. Institutt for bioorganisk kjemi ved det russiske vitenskapsakademiet, samt Institutt for transplantasjon og kunstige organer, er interessert i å skaffe produkter fra edderkoppnettproteiner.
I folkemedisin er det en slik oppskrift: for å stoppe blødningen kan du påføre et spindelvev på et sår eller slitasje, og forsiktig fjerne det for insekter og små kvister som sitter fast i det. Det viser seg at edderkoppnett har en hemostatisk effekt og akselererer helbredelsen av skadet hud. Kirurger og transplantologer kan bruke det som et materiale for suturering, forsterkning av implantater, og til og med som et blankett for kunstige organer. Ved å bruke edderkoppnett kan de mekaniske egenskapene til mange materialer som for tiden brukes i medisin forbedres betydelig.
Laster inn...
