Tanjša od pajkove mreže, a močnejša od jekla. Skrivnosti spleta Tanke niti spleta

Pajčevina je izloček arahnoidnih žlez, ki se kmalu po izločanju strdi v obliki nitk. Po kemični naravi je protein, ki je po sestavi podoben svili žuželk, obogaten z glicinom, alaninom in serinom. Znotraj arahnoidne žleze obstaja v tekoči obliki. Ko je izoliran skozi številne predilne cevi, odprtina na površini pajkove bradavice, pride do spremembe v strukturi proteina, zaradi česar se ta strdi v obliki tanke niti. Nato pajek te primarne niti splete v debelejše mrežno vlakno.

Najbolj znana uporaba mrež s strani pajkov je izdelava mrež za pasti, ki lahko plen, odvisno od strukture, popolnoma imobilizirajo, ovirajo njegovo gibanje ali pa le signalizirajo njegov videz. Tudi pajki svoj ujeti plen pogosto zavijejo v mrežo.

Pajki pletejo mreže, ki imajo v njihovem življenju zelo pomembno vlogo, in jim najdejo različne načine uporabe. To so pajkovi kokoni, kjer se na toplem in varnem iz jajčec razvijejo drobni mladiči; in rešilne vrvi, kot so plezalne vrvi, ki se pritrdijo na rastline in preprečijo, da bi pajek padel na tla. Iz mreže pajki naredijo gnezda za zimo in na koncu spletejo mreže za pasti.

Pajki lahko predejo različne niti za različne namene. Če je za ribiško mrežo potrebna nit, jo posebne žleze, ki se nahajajo poleg arahnoidnih žlez, prekrijejo s plastjo lepila. Za premikanje iz kraja v kraj ali za pritrditev lovilne mreže se izdela suha nit. Druge žleze izločajo snovi, iz katerih se splete nit za predenje kokona. Nit mreže je močnejša od jeklene žice enakega premera in se lahko raztegne še eno tretjino svoje dolžine, ne da bi se zlomila.Da se pajek ne ujame v lastno mrežo pasti, nenehno proizvaja malo suhe niti. Dobro ve, kje so varna območja, in, skrita v enem od njih, potrpežljivo čaka, da žrtev pade v mrežo. Poleg tega pajkove noge izločajo mastno snov, zaradi katere se ne držijo mreže.

pajek začne tkati mrežo in vrže nit v veter. Svila leti v vetru in se oprime predmeta, kot je veja drevesa, kar pajku omogoči, da spleza po tej niti in prvotni doda še eno nit, da postane močnejša. Ko pajek naredi splošni obris mreže, prede nit, ki povezuje eno stran mreže z drugo. Iz središča te povezovalne niti pajek začne tkati drugo nit, ki bo sredino mreže povezal s stransko nitjo.

Potem bo pajek položil veliko povezovalnih suhih niti od robov mreže vzdolž njegovih polmerov do središča, kot napere v kolesu kolesa. Nato so te "napere" tkane s krožnimi nitmi. Rezultat je spiralna suha mreža. Nato se na površino suhega traku nanese lepilna nit. Zdaj se pajek znebi suhe mreže in jo poje. Ribiško orodje je narejeno, zanke za žuželke so pripravljene.

Pajkova svila- nenavaden material. Ena od njegovih lastnosti jez nenavadno lahkotnostjo spleta- ogromna moč.Pretrgalna sila, izražena v kg na 1 mm2, za pajkove mreže je od 40 do 261, za gosenico in umetno svilo pa ne presega 43 oziroma 20.Svilena nit, tanka kot svinčnik, lahko ustavi boeing 747.

Inženirji so že v sedemnajstem stoletju opozorili na mrežo, in sicer na to, da gre za izjemno racionalno mehansko strukturo, ki deluje napeto tako, da so vse niti v najugodnejših pogojih z vidika trdnost materiala.

Vsaka motnja v živčnem sistemu pajkov se takoj odrazi v vzorcu mreže. Pajki so dobili različne snovi in ​​vsakič so spletli svoj poseben vzorec, ki je strogo ustrezal določeni snovi.

To odkritje je bilo nepričakovano uporabno v forenzični znanosti. Če pajku damo kapljico krvi osebe, za katero sumimo, da je bila zastrupljena, lahko narava vzorca določi strup, s katerim je bila oseba zastrupljena.

Zakaj se pajek ne zaplete v svojo mrežo tako, kot se vanjo zapletejo njegove žrtve? In to se zgodi zato, ker pajek vedno teče samo po gladkih radialnih nitih in nikoli po lepljivih, koncentričnih.

V Španiji (v kosu jantarja) so našli najstarejšo fosilno mrežo s pritrjenimi žuželkami, ki je stara 110 milijonov let.

Pajki so zelo občutljivi. Po njihovem obnašanju lahko napovemo vreme. Če pajki zvečer razvijejo močno aktivnost, počakajte na lepo vreme. Če se to zgodi zjutraj, bo vreme nevihtno.

Kemična sestava mreže je blizu svile gosenic metuljev. Iz mreže pajkov nephil, ki jih najdemo na tropskih otokih, so Kitajci izdelali trpežno tkanino, imenovano "vzhodnomorski saten". V Evropi so iz pajkove mreže izdelovali čudovita oblačila.

Polenski ribiči uporabljajo nit zlatega pajka, ki plete kroglo, kot ribiško vrvico.
Nekatera plemena v Novi Gvineji so uporabljala mreže kot klobuke za zaščito glave pred dežjem.

Teža mreže je tolikšna, da če bi mreža enkrat ovila Zemljo okoli ekvatorja, bi bila njena teža le 450 gramov

Zakaj pajek potrebuje mrežo?

Večina ljudi misli, da pajki za pletenje mreže uporabljajo samo svilo. Pravzaprav redko katera žival uporablja svilo na tako vsestranski način kot pajek, ki iz nje dela hišice, plete “rešilne vrvi”, “potapljaške zvonove”, “letala”, laso, elastične pasti in znano mrežo. .

Pajki niso žuželke, ampak spadajo v razred pajkovcev. Za razliko od žuželk imajo osem nog, največkrat osem oči, nimajo kril in telo razdeljeno na dva dela.

Pajke najdemo v skoraj vseh podnebjih. Lahko tečejo po tleh, plezajo po drevesih in celo živijo v vodi. Za to potrebujejo mrežo...

Pajek proizvaja različni tipi svile: lepljiva svila za mrežo, ki naj lovi žuželke, trpežna in nelepljiva svila za stopnice mreže in posebna svila za kokon.

Tudi mreže, ki jih pletejo pajki, so popolnoma drugačnih oblik. Najpogostejša je okrogla mreža, obstajajo pa tudi kvadratne mreže, ploščate in lijakaste ali kupolaste oblike. Obstajajo mreže s pokrovi, tako da plen ne pobegne iz njih; nekateri pajki zgradijo hišo v obliki zvonca, ki se nahaja v celoti pod vodo.

Pajek uporablja svojo mrežo za izdelavo mrež za lovljenje plena, nato pa za vsak slučaj svojo nit priveže okoli svoje žrtve. Prav tako lahko pajek brez strahu skoči ali se spusti po svoji niti in teče po pajčevinah kot po poteh. No, in ne nepomembno, pajki tkejo zapredke za svoja jajčeca iz iste svilene niti, da bi zaščitili bodoče potomce pred nepričakovanimi situacijami, ki grozijo njihovi smrti.

V džungli Madagaskarja živi pajek, ki plete mrežo, ki se lahko raztegne od enega do drugega brega reke ali jezera, nit, ki jo uporablja, pa je sestavljena iz najtrdnejšega materiala biološkega izvora na svetu. "Darwinov pajek", ki ga je odkril Ingi Agnarsson z Univerze v Portoriku, ki je na podobne mreže prvič naletel leta 2001 v narodnem parku Ranamofana na Madagaskarju, ni posebej velik, dolg je le 1,5 cm (z ravnimi okončinami), ampak mreža, ki jo je weaves je ogromno. Dolžina glavne niti je lahko do 80 čevljev, obseg mreže pa 9 kvadratnih čevljev. Elastičnost niti je dvakrat večja od elastičnosti katerega koli drugega pajka in glede na dejstvo, da je njegova natezna trdnost višja kot pri jeklu, je nit tega pajka najmočnejši naravni material, ki ga znanost pozna.

Pajki izstopajo od vseh žuželk po svoji sposobnosti tkanja neverjetnih spletnih vzorcev.
Nemogoče si je predstavljati, kako pajek plete mrežo. Majhno bitje ustvarja velike in močne mreže. Ta neverjetna sposobnost se je oblikovala pred 130 milijoni let.

Ni naključje, da se vse priložnosti pri živalih pojavljajo in utrjujejo z naravno selekcijo. Vsako dejanje ima natančno določen namen.

Pajek plete mrežo za doseganje vitalnih ciljev:

• lovljenje plena;
• razmnoževanje;
• krepitev njihovih kun;
• zavarovanje pred padcem;
• prevara plenilcev;
• olajšanje gibanja po površinah.

Red pajkov je sestavljen iz 42 tisoč vrst, od katerih ima vsaka svoje preference pri uporabi mreže. Vsi predstavniki uporabljajo mrežo za zadrževanje žrtve. Samci aranemorfov pustijo semensko tekočino na mreži. Nato se pajek sprehodi po mreži in zbira izločke na paritvenih organih.

Po oploditvi se mladiči oblikujejo v zaščitnem arahnoidnem kokonu. Nekatere samice pustijo na mreži feromone - snovi, ki privabljajo partnerje. Tkalci krogel ovijajo niti okoli listov in vejic. Rezultat so lutke za odvračanje plenilcev. Srebrne ribice, ki živijo v vodi, naredijo hiše z zračnimi votlinami.

Velikost mreže je odvisna od vrste pajka. Nekateri tropski pajkovci ustvarjajo "mojstrovine" s premerom 2 m, ki lahko držijo celo ptico. Običajne pajkove mreže so manjše.
Zanimivo je vedeti, kako dolgo pajek plete mrežo. Zoologom je uspelo ugotoviti, da se križanec spopade z delom v nekaj urah. Predstavniki vročih držav potrebujejo več dni, da ustvarijo vzorce velikih površin. Glavna vloga Postopek izvajajo posebni organi.

Struktura arahnoidnih žlez

Na trebuhu žuželke so izrastki - arahnoidne bradavice z luknjami v obliki cevi.
Viskozna tekočina teče skozi te kanale iz arahnoidne žleze. Ko je izpostavljen zraku, se gel spremeni v tanka vlakna.

Kemična sestava mreže

Edinstvena sposobnost sproščene raztopine za strjevanje je razložena z njenimi strukturnimi komponentami.

Tekočina vsebuje visoko koncentracijo beljakovin, ki vsebujejo naslednje aminokisline:

• glicin;
• alanin;
• serin

Kvartarna struktura proteina se ob izločitvi iz kanala spremeni tako, da posledično nastanejo filamenti. Iz nitastih tvorb se nato pridobijo vlakna, katerih trdnost
4 – 10-krat bolj obstojen kot človeški las.,
1,5 – 6-krat močnejši od jeklenih zlitin.

Zdaj postane jasno, kako pajek plete mrežo med drevesi. Tanka, močna vlakna se ne zlomijo, zlahka stisnejo, raztegnejo, vrtijo brez zvijanja in povezujejo veje v eno samo mrežo.

Namen pajkovega življenja je pridobivanje beljakovinske hrane. Odgovor na vprašanje "Zakaj pajki pletejo mreže" je očiten. Predvsem za lov na žuželke. Izdelujejo lovilno mrežo kompleksne zasnove. Videz Vzorčaste strukture so različne.

• Najpogosteje vidimo poligonalne mreže. Včasih so skoraj okrogle. Tkanje iz pajkov zahteva neverjetno spretnost in potrpežljivost. Sedijo na zgornji veji in tvorijo nit, ki visi v zraku. Če imate srečo, se nit hitro zatakne za vejo v primerno mesto in pajek se bo premaknil na novo točko za nadaljnje delo. Če se nit nikakor ne prime, jo pajek potegne k sebi, jo poje, da produkt ne izgine, in začne postopek znova. Postopoma oblikuje okvir, žuželka začne ustvarjati radialne baze. Ko so pripravljeni, ostane le še narediti povezovalne niti med polmeri;
• Predstavniki lijaka imajo drugačen pristop. Naredijo lijak in se skrijejo na dno. Ko se žrtev približa, pajek skoči ven in jo potegne v lijak;
• Nekateri posamezniki tvorijo mrežo cikcakastih niti. Verjetnost, da žrtev ne bo izšla iz takšnega vzorca, je veliko večja;
• Pajek, imenovan bola, se ne obremenjuje, plete samo eno nit, ki ima na koncu kapljico lepila. Lovec ustreli nit na žrtev in jo tesno prilepi;
• Izkazalo se je, da so pajki-ogri še bolj zviti. Med tačkami naredijo majhno mrežo, nato pa jo vržejo čez želeni predmet.

Zasnove so odvisne od življenjskih pogojev žuželk in njihovih vrst.

Zaključek

Ko smo ugotovili, kako pajek plete mrežo, kakšne so njegove značilnosti, ostane samo občudovati to stvaritev narave in poskusiti ustvariti nekaj podobnega. Obdelovalke kopirajo vzorce v nežnih vzorcih pletenih šalov. Antene in mreže za lovljenje rib in živali so izdelane po podobnih shemah. Človeku še ni uspelo v celoti simulirati procesa.

Video: pajek plete mrežo

Vsakdo lahko zlahka odstrani pajčevino, ki visi med vejami drevesa ali pod stropom v skrajnem kotu sobe. Toda malo ljudi ve, da če bi mreža imela premer 1 mm, bi lahko zdržala obremenitev, ki tehta približno 200 kg. Jeklena žica enakega premera zdrži bistveno manj: 30–100 kg, odvisno od vrste jekla. Zakaj ima splet tako izjemne lastnosti?

Nekateri pajki predejo do sedem vrst niti, od katerih ima vsaka svoj namen. Niti se lahko uporabljajo ne samo za lovljenje plena, ampak tudi za gradnjo zapredkov in padalstvo (z vzletom v vetru lahko pajki pobegnejo pred nenadno grožnjo, mladi pajki pa se tako širijo na nova ozemlja). Vsako vrsto mreže proizvajajo posebne žleze.

Mreža, ki se uporablja za lovljenje plena, je sestavljena iz več vrst niti (slika 1): okvirne, radialne, lovilne in pomožne. Največ zanimanja Znanstvenike privlači okvirna nit: ima visoko trdnost in visoko elastičnost - ta kombinacija lastnosti je edinstvena. Končna natezna trdnost niti okvirja pajka Araneus diadematus je 1,1–2,7. Za primerjavo: natezna trdnost jekla je 0,4–1,5 GPa, človeškega lasu pa 0,25 GPa. Hkrati se lahko navoj okvirja raztegne za 30–35%, večina kovin pa lahko prenese deformacijo največ 10–20%.

Predstavljajmo si letečo žuželko, ki zadene razpeto mrežo. V tem primeru se mora nit mreže raztegniti, da se kinetična energija leteče žuželke pretvori v toploto. Če bi splet prejeto energijo shranil v obliki energije elastične deformacije, bi se žuželka od spleta odbila kot od trampolina. Pomembna lastnost mreže je, da pri hitrem raztezanju in kasnejšem krčenju sprosti zelo veliko toplote: energija, ki se sprosti na prostorninsko enoto, je več kot 150 MJ/m 3 (jeklo sprosti 6 MJ/m 3). To omogoča, da mreža učinkovito razprši energijo udarca in se ne raztegne preveč, ko se vanj ujame žrtev. Pajkova mreža ali polimeri s podobnimi lastnostmi so lahko idealni materiali za lahke neprebojne jopiče.

IN ljudsko zdravilo Obstaja takšen recept: za zaustavitev krvavitve lahko na rano ali odrgnino nanesete pajčevino, ki jo previdno očistite žuželk in majhnih vejic, ki so se zagozdile v njej. Izkazalo se je, da imajo pajkove mreže hemostatski učinek in pospešujejo celjenje poškodovane kože. Kirurgi in transplantologi bi ga lahko uporabljali kot material za šivanje, utrjevanje vsadkov in celo kot surovec za umetne organe. Z uporabo pajkovih mrež je mogoče bistveno izboljšati mehanske lastnosti številnih materialov, ki se trenutno uporabljajo v medicini.

Torej, pajkova mreža je nenavaden in zelo obetaven material. Kateri molekularni mehanizmi so odgovorni za njegove izjemne lastnosti?

Navajeni smo, da so molekule izjemno majhni predmeti. Vendar ni vedno tako: okoli nas so zelo razširjeni polimeri, ki imajo dolge molekule, sestavljene iz enakih oz. podobni prijatelji na medsebojnih povezavah. Vsi vedo, da so genetske informacije živega organizma zapisane v dolgih molekulah DNK. Vsi so v rokah držali plastične vrečke, sestavljene iz dolgih prepletenih polietilenskih molekul. Polimerne molekule lahko dosežejo ogromne velikosti.

Na primer, masa ene molekule človeške DNK je približno 1,9·10 12 amu. (vendar je to približno sto milijardkrat več od mase molekule vode), dolžina vsake molekule je nekaj centimetrov, skupna dolžina vseh molekul človeške DNK pa doseže 10 11 km.

Najpomembnejši razred naravnih polimerov so beljakovine, sestavljene so iz enot, imenovanih aminokisline. Različni proteini opravljajo zelo različne funkcije v živih organizmih: nadzorujejo kemične reakcije, se uporabljajo kot gradbeni material, za zaščito itd.

Nit odra mreže je sestavljena iz dveh proteinov, ki ju imenujemo spidroini 1 in 2 (iz angl. pajek- pajek). Spidroini so dolge molekule z maso od 120.000 do 720.000 amu. Aminokislinska zaporedja spidroinov se lahko razlikujejo od pajka do pajka, vendar imajo vsi spidroini skupne značilnosti. Če v mislih raztegnete dolgo molekulo spidroina v ravno črto in pogledate zaporedje aminokislin, se izkaže, da je sestavljeno iz ponavljajočih se odsekov, ki so si podobni drug drugemu (slika 2). V molekuli se izmenjujeta dve vrsti območij: relativno hidrofilna (tista, ki so energijsko ugodna za stik z vodnimi molekulami) in relativno hidrofobna (tista, ki se izogibajo stiku z vodo). Na koncih vsake molekule sta dve neponavljajoči se hidrofilni regiji, hidrofobne regije pa so sestavljene iz številnih ponovitev aminokisline, imenovane alanin.

Dolgo molekulo (npr. beljakovino, DNK, sintetični polimer) si lahko predstavljamo kot zmečkano, zamotano vrv. Raztegovanje ni težko, ker se lahko zanke znotraj molekule zravnajo, kar zahteva relativno malo truda. Nekateri polimeri (kot je guma) se lahko raztegnejo do 500 % svoje prvotne dolžine. Zato sposobnost pajkovih mrež (materiala iz dolgih molekul), da se deformirajo bolj kot kovine, ni presenetljiva.

Od kod izvira moč spleta?

Da bi to razumeli, je pomembno slediti procesu nastajanja niti. V pajkovi žlezi se kopičijo spidroini v obliki koncentrirane raztopine. Ko se filament oblikuje, ta raztopina zapusti žlezo skozi ozek kanal, kar pomaga raztegniti molekule in jih usmeriti vzdolž smeri raztezanja, ustrezne kemične spremembe pa povzročijo, da se molekule zlepijo. Fragmenti molekul, sestavljeni iz alaninov, se združijo in tvorijo urejeno strukturo, podobno kristalu (slika 3). Znotraj takšne strukture so fragmenti položeni vzporedno drug z drugim in med seboj povezani z vodikovimi vezmi. Ta področja, ki so povezana med seboj, zagotavljajo trdnost vlakna. Tipična velikost tako gosto zapakiranih območij molekul je več nanometrov. Hidrofilna območja, ki se nahajajo okoli njih, se izkažejo za naključno zvita, podobna zmečkanim vrvem, lahko se poravnajo in s tem zagotovijo raztezanje mreže.

Številni kompozitni materiali, kot je na primer armirana plastika, so zgrajeni po istem principu kot nit gradbenega odra: v razmeroma mehki in prožni matrici, ki omogoča deformacijo, so majhna trda področja, zaradi katerih je material močan. Čeprav znanstveniki za materiale že dolgo delajo s podobnimi sistemi, se umetni kompoziti po svojih lastnostih šele začenjajo približevati pajkovi mreži.

Zanimivo je, da se mreža, ko se zmoči, močno skrči (ta pojav imenujemo superkontrakcija). To se zgodi, ker molekule vode prodrejo skozi vlakna in naredijo neurejena hidrofilna področja bolj gibljiva. Če se je mreža zaradi žuželk raztegnila in povesila, se v vlažnem ali deževnem dnevu skrči in hkrati obnovi svojo obliko.

Opomba tudi zanimiva lastnost oblikovanje niti. Pajek raztegne mrežo pod vplivom lastne teže, vendar nastala mreža (premer niti približno 1–10 μm) lahko običajno podpira maso, ki je šestkrat večja od mase samega pajka. Če povečate težo pajka z vrtenjem v centrifugi, začne izločati debelejšo in bolj trpežno, a manj togo mrežo.

Ko gre za uporabo pajkove mreže, se postavlja vprašanje, kako jo pridobiti v industrijskih količinah. V svetu obstajajo naprave za "molžo" pajkov, ki izvlečejo niti in jih navijejo na posebne kolute. Vendar je ta metoda neučinkovita: za kopičenje 500 g mreže je potrebnih 27 tisoč srednje velikih pajkov. In tu raziskovalcem na pomoč priskoči bioinženiring. Sodobne tehnologije omogočajo vnos genov, ki kodirajo proteine ​​pajkove mreže, v različne žive organizme, kot so bakterije ali kvasovke. Ti gensko spremenjeni organizmi postanejo viri umetnih mrež. Beljakovine, proizvedene z genskim inženiringom, imenujemo rekombinantne. Upoštevajte, da so običajno rekombinantni spidroini veliko manjši od naravnih, vendar struktura molekule (izmenično hidrofilne in hidrofobne regije) ostane nespremenjena.

Obstaja prepričanje, da umetna mreža po lastnostih ne bo slabša od naravnih in bo našla svojo praktično uporabo kot trajen in okolju prijazen material. V Rusiji več znanstvenih skupin iz različnih inštitutov skupaj preučuje lastnosti spleta. Proizvodnja rekombinantne pajkove mreže poteka na Državnem raziskovalnem inštitutu za genetiko in selekcijo industrijskih mikroorganizmov, fizikalne in kemijske lastnosti beljakovin pa preučujejo na Oddelku za bioinženiring Biološke fakultete Moskovske državne univerze. M. V. Lomonosova, na Inštitutu za bioorgansko kemijo Ruske akademije znanosti nastajajo izdelki iz proteinov pajkove mreže, njihove medicinske aplikacije pa preučujejo na Inštitutu za transplantologijo in umetne organe.

V 18. stoletju si je neki Bon iz Montpelliera iz pajkove mreže spletel nogavice in rokavice. Ta izkušnja uporabe pajkove niti za tekstilne namene se je izkazala za edino. Trenutno se pajkove mreže uporabljajo samo kot nitni križci za natančne optične instrumente.

Mreža se sintetizira iz aminokislin v pajkovi krvi. To se zgodi v celicah, ki se nahajajo v stenah arahnoidnih žlez. Mreža se proizvaja v kapljicah; združita se v votlem osrednjem delu žleze. Ta viskozna tekočina je pravzaprav koncentrirana raztopina pajkovih mrež. Raztopina se kopiči v žlezah, dokler pajek ne potrebuje mreže in jo črpa iz kanalov arahnoidnih bradavic. Mreža se hitro raztegne v tanko nit in takoj preide iz viskoznega stanja v trdno.

Snovi, ki se lahko vlečejo v niti, so običajno polimeri z visoko molekulsko maso. Sestavljeni so iz dolgih tankih molekul. Molekule so v raztopini zvite. Če pa jih potegnemo iz tanke luknje, se odprejo in namestijo po celotni dolžini vlakna. Molekule v tem položaju držijo navzkrižne vezi, ki nastanejo med sosednjimi verigami.

Pri premikanju pajek običajno plete dvojno nit – tako imenovano visečo nit. Preprečuje padec in je pritrjen s povezovalnimi diski, kadar koli se mora pajek spustiti.

Viseča nit je včasih ojačana z dvema tanjšima nitima. Uporabljajo se tudi za izdelavo zunanjega okvirja in radialnih niti ribiške mreže. Drugi glavni del lovilne mreže je spiralna nit; pravzaprav ujame muhe, ki padajo nanj.

Celotna mreža je zelo lepljiva in izjemno elastična. Lepljivo je zaradi številnih kapljic zelo viskozne snovi, ki pokriva obe mreži in ju drži skupaj. Ob najmanjšem stiku z viskozno nitjo se muha zlepi. Nit se lahko raztegne, ne da bi se zlomila, ne glede na to, kako močna je žrtev. To običajno povzroči, da se muha zaplete v bližnje lepljive niti. Pajek, ki drži muho, jo vrti s čeljustmi, prsti in sprednjimi nogami, medtem ko njegove zadnje noge izvlečejo mrežo iz arahnoidnih bradavic. Muha tako konča v mrežnem »povoju«, pajek pa žrtev pogosto odpelje v svoje zavetje, kjer jo bodisi takoj pojedo bodisi obesijo »v rezervi«.

Obstaja še en splet; uporablja se za izdelavo kokona. S to nitjo pajek ovije jeseni odložena jajčeca. Zapredek ščiti jajca pred slabim vremenom in napadi raznih plenilcev.

Mreža je sestavljena iz beljakovin. Znano je, da imajo beljakovine ključno vlogo pri strukturi in delovanju vseh živih organizmov. Sestavljajo jih miozin v mišicah, kolagen v vezivnih tkivih, hemoglobin v krvi, pa tudi encimi, ki nadzorujejo vse kemične reakcije v živem organizmu.

Beljakovine so velike molekule, zgrajene iz dvajsetih različnih aminokislin. Proteinska molekula pajkove mreže je lahko sestavljena iz ene ali več verig, povezanih na enem ali več mestih. Močne navzkrižne povezave tvori aminokislina cistin, ki se lahko »oprime« dveh različnih verig. Cistin lahko tvori tudi vezi med različnimi deli iste verige in tvori zanke.

Dvajset aminokislin lahko tvori ogromno različnih beljakovin. Eden od glavnih ciljev, za katere si prizadevajo kemiki za beljakovine, je določiti število aminokislin v beljakovini in njihove relativne položaje.

Za določitev aminokislinske sestave ga razgradimo na sestavne aminokisline z vrenjem v klorovodikovi kislini. Nato vse komponente izoliramo iz mešanice aminokislin. Pred petindvajsetimi leti je bil to precej zapleten postopek, ki je zahteval veliko materiala in časa ter poleg tega ni dajal vedno natančnih rezultatov. Trenutno je mogoče popolno analizo aminokislin izvesti na nekaj miligramih materiala v enem dnevu. Znanstveniki so izdelali napravo, v kateri se mešanica aminokislin najprej razgradi na komponente, nato pa se njihove količine samodejno zabeležijo in zapišejo v obliki grafov.

Te analitične metode so bile uporabljene za analizo številnih mrež. Velika razlika je v sestavi kokonske niti in viseče niti. Glavne aminokisline prve so alanin in serin, druge pa glicin in alanin. Več kot polovico beljakovin v vsakem primeru tvorita samo dve aminokislini, čeprav je prisotnih tudi veliko drugih aminokislin. Večina spleta vsebuje aminokisline z zelo kratkimi stranskimi verigami.

Zelo pomembno je vedeti, kako so aminokisline razporejene v beljakovinah. Vendar to še vedno ne omogoča razlage vseh lastnosti vlaken. Te lastnosti so v veliki meri odvisne od tega, kako so verige med seboj nameščene.

Leta 1913 sta oče in sin Bragg pokazala, da kristal katere koli snovi, ki se vrti v rentgenskih žarkih, le-te odbija pod določenimi koti, saj je sestavljen iz urejenih atomov, ki tvorijo odbojne ravnine. Istega leta sta dva Japonca - Nikishawa in Ono - odkrila, da mnoga vlakna, ki naj ne bi imela kristalne strukture, dajejo tudi določene odseve.

Obstoječi rentgenski difrakcijski vzorci pajkovih niti so videti nepomembni v primerjavi z rentgenskimi slikami pravih kristalov, vendar lahko zagotovijo pomembne informacije o strukturi mreže. Dejstvo, da tak rentgenski vzorec vsebuje lise, kaže na prisotnost v vlaknih spleta kristalnih območij z urejeno razporeditvijo atomov. Zasluge za določitev strukture teh kristalnih regij gredo predvsem profesorju Linusu Paulingu s kalifornijskega tehnološkega inštituta in profesorju Warwickerju.

Zahvaljujoč tem študijam vemo, da imajo skoraj vse vrste mrež podobno strukturo. Približno predstavo o tem lahko dobite tako, da na kos papirja narišete več enakomerno razmaknjenih vzporednih črt in nato ta list prepognete pravokotno na črte. Črte predstavljajo dolge peptidne verige, mesta, kjer sekajo gube, pa označujejo položaje ogljikovih atomov, iz katerih segajo stranske verige. Gredo pravokotno na ravnino lista.

Zdaj pa razmislimo o določenem številu podobnih listov, zloženih skupaj; gostota njihovega "pakiranja" bo odvisna od velikosti I-skupin. Skoraj vse mreže imajo verige znotraj listov razporejene na podoben način, razlikujejo pa se le po razdalji med listi: giblje se od 3,3 do 15,6 angstromov.

Mrežne niti pod njim so dolgi, pravilni valji s skoraj pravilnim krožnim prerezom. Eden od načinov za primerjavo finosti vlaken je poročanje o teži določene dolžine vlaken. Za pajkove mreže je običajno izražena v denijih - teža v gramih 9 kilometrov niti. V tem merilnem sistemu nit sviloprejke tehta 1 denier, medtem ko človeški las tehta 40-50 denier. Teža niti pajkovega kokona je 0,7 denija, viseče niti pa še manj, 0,07 denija. Viseča nit, ovita okoli sveta na ekvatorju, bi tehtala le okoli 340 gramov.

Trdnost in raztezek niti sta pomembni za tekstilno industrijo. Za primerjavo niti različnih debelin je njihova trdnost običajno izražena z natezno trdnostjo, to je pretržna obremenitev, deljena z denijemi. Natezna trdnost je tako izražena v gramih na denier. Povprečna natezna trdnost kokonskih niti je 2,2 g/den, visečih pa 7,8 g/den. Raztezek v trenutku zloma doseže 46% oziroma 31%.

Za razliko od viseče niti je kokonska nit razmeroma šibka, kar je razloženo z njenim namenom. Ne bi smel prenašati velikih obremenitev, njegova naloga je ustvarjanje Vsebovanje za kokonska jajca. Da bi to naredil, pajek iz kodraste niti splete šestplastno prejo. Vsaka nit kokona je sestavljena iz šestih mrež. Ta arahnoid spominja na voluminozno prejo, ki je bila razvita v Zadnja leta za izdelavo elastičnih pletenin iz umetnih vlaken.

Spiralna nit mreže za lovljenje, ki tvori past lepljive mreže, je zelo elastična. Njegovo raztezanje in stiskanje sta popolnoma reverzibilna in v tem pogledu spominja na gumo.

Eden od izzivov industrije umetnih materialov je zagotoviti strankam materiale s posebnimi lastnostmi. Tkanina za spodnje perilo mora na primer zadrževati toploto in absorbirati vlago, medtem ko vrvice za pnevmatike zahtevajo zelo trpežno tkanino.

Razvoj umetnih beljakovinskih vlaken je še v povojih, saj še ne moremo ustvariti dolgih verig s kompleksno strukturo aminokislin. Možno pa je, da vzamemo eno aminokislino in jo polimeriziramo v dolge verige, kot sta polialanin ali polimetil glutamat, da proizvedemo dobra tkiva. Prav tako je mogoče pridobiti polimere z visoko molekulsko maso s ponavljajočim se dipeptidnim zaporedjem, na primer ... glicin - alanin - glicin - alanin - glicin-alanin ...

Nadaljnje preučevanje različnih vrst pajkovih mrež je pot, ki nam bo zagotovo pomagala pri ustvarjanju umetnih beljakovinskih vlaken.

P.S. O čem še govorijo britanski znanstveniki: da bodo znanstveniki v prihodnosti na podlagi podrobnejše, molekularne študije tako pajkove niti kot drugih naravnih materialov lahko pridobili razne ultra uporabne stvari za naš vsakdan, npr. ultra močan
armiranobetonski izdelki iz posebnih polimerov ali kaj podobnega.

Na prvi pogled neumno vprašanje: jeklo, seveda! zlomi se že ob najmanjšem dotiku roke, jekleni most pa zdrži težo več sto avtomobilov in tovornjakov, ki se peljejo po njem. Toda pajkova mreža je sestavljena iz neverjetno tankih niti. Če bi bila jeklena žica enako zanemarljive debeline, iz nje izdelana lovilna mreža ne bi zdržala niti teže svojega pajka. In most, zgrajen iz pajkovih mrež, se ne bi zrušil niti zaradi bolj živahnega toka avtomobilov – hkrati pa bi bil veliko lažji od jeklenega. Pajkova mreža je edinstven material, ki združuje neverjetno moč in elastičnost. Človeštvu ga še ni uspelo reproducirati.

Pajki, ki pletejo krogle, pletejo svoje lovske mreže po strogo določenem načrtu. Najprej izdelajo okvir v obliki črke Y (1), ga nato ojačajo z dodatnimi nitmi in na koncu spletejo lepljivo spiralo za lovljenje žuželk.

Arahnoidna nit nastane kot posledica strjevanja viskozne tekočine, ki se sprosti iz lukenj na vrhu arahnoidnih bradavic.

Zakaj se pajek ne zaplete v lastno mrežo?

Pajkove mreže so neverjetne strukture. Pajek, ki plete krogle, potrebuje več ur, da splete veliko spiralno mrežo, in skoraj vsak dan se ta struktura popravi in ​​posodobi. Ko se enkrat ujame v pajčevino, skoraj ni več možnosti, da bi se iz nje rešil. In pajki iz rodu Nephila, znani tudi kot bananovci ali velikanski drevesni pajki, pletejo ogromne mreže, v katere se lahko zapletejo tudi majhne ptice. Stkana iz elastičnih, ultra močnih svilnatih niti, se taka mreža ne zlomi, temveč se le raztegne pod težo žrtve. Poleg tega so pajkove niti prekrite s tanko plastjo lepljive tekočine, ki žuželko trdno drži v mreži. Bolj obupno kot se žrtev bori za svojo svobodo, bolj se zapleta v mrežo. Pajek, ki sedi v središču mreže, z nogami lovi tresljaje mreže, se plazi proti plenu in ga ubije z ugrizom kelicere. Njegov lastnik se ne boji, da bi se zapletel v svojo mrežo: pri gradnji mreže je vanj položil "poti" iz nelepilnih niti. Pajek uporablja samo te poti, ko teče po svoji lovilni mreži.