Hämähäkit ovat taitavia insinöörejä, joilla on uskomattomia suunnittelutaitoja ja materiaali, jonka avulla he voivat suunnitella tarkasti tiukkoja ja toimivia verkkoja.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kysy Smithsonianilta: Voivatko norsut hypätä?
- Kymmenet hyönteiset ja hämähäkit voivat asua talosi jokaisessa huoneessa
- Kysy Smithsonianilta: Kuinka värit vaikuttavat mielialaamme?
- Kysy Smithsonianilta: Mikä on pisamus?
- Kysy Smithsonianilta: Kuinka teet muumion?
Materiaalilla - hämähäkkisilkillä - on kemiallisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä kiiltävän, vahvan ja kevyen. Se on vahvempi kuin teräs ja sillä on vaikuttava vetolujuus, mikä tarkoittaa, että sitä voidaan venyttää paljon ennen kuin se napsahtaa. Tutkijat ovat yrittäneet vuosikymmenien ajan purkaa tarkalleen, mikä antaa silkille sekä lujuutta että kimmoisuutta, mutta toistaiseksi he ovat löytäneet vain vihjeitä.
Jokainen yksittäinen hämähäkki voi tehdä jopa seitsemää erityyppistä silkkiä, mutta yleensä valmistaa neljästä viiteen tyyppiä, sanoo Global Genome Initiativen johtaja ja Smithsonianin kansallisen luonnontieteellisen museon vanhempi tutkija Jonathan Coddington.
Hämähäkit käyttävät silkkiään useisiin tarkoituksiin, mukaan lukien web-rakentaminen. Tätä monimuotoisuutta ei ole vaikea kuvitella, kun otetaan huomioon, että maapallossa on 45 749 hämähäkkilajia, maailman hämähäkkikataloogin mukaan. Luku muuttuu jatkuvasti uusien lajien löytämisen vuoksi.
Miksi rakentaa verkkoja? Ne toimivat "melkoisesti rikoksena ja puolustuksena", Coddington sanoo. "Jos aiot elää verkossa, se tulee olemaan puolustava rakenne", hän sanoo, huomauttaen, että säikeiden värähtelyt voivat hälyttää hämähäkkejä petoeläimiltä. Verhoja käytetään myös saaliin saaliisiin, kertoo Coddington, jonka tutkimus on keskittynyt osittain hämähäkkien evoluutioon ja taksonomiaan.
Joskus hämähäkit syövät omat rainansa, kun se tehdään heidän kanssaan, tapa lisätä silkin tarjontaa.
Hämähäkkisilkki on valmistettu kytketyistä proteiiniketjuista, jotka auttavat tekemään siitä vahvoja, sekä kytkemättömistä alueista, jotka antavat sille joustavuutta. Sitä tuotetaan sisäisissä rauhasissa, siirtyessä liukoisesta muodosta kovettuneeseen muotoon ja kehrätty sitten kuituksi hämähäkin vatsan spinnereten avulla.
Hämähäkkien useita kehruusretkiä ja kahdeksan jalkaa ovat hyödyllisiä web-rakentamiseen. Verkon arkkitehtuuri on hyvin lajikohtainen, Coddington sanoo. "Jos näytät minulle web, voin kertoa mitä hämähäkki teki siitä", hän sanoo ja lisää, että hämähäkkeillä on "mielipide" siitä, mihin ne tekevät webin. Jotkut saattavat olla kotona paperikupin pohjassa, kun taas toiset eivät kosketa tätä tilaa.
Suurin osa web-rakennuksesta tapahtuu pimeyden suojassa.
Tyypillinen pallokudontahämähäkki (ryhmä, joka on amerikkalaisille tuttuin) rakentaa tasomaisen palloradan, joka on ripustettuna seitsemällä tyypillä, jotka on kiinnitetty lehtiin, oksiin, kiviin, puhelintapoihin tai muihin pintoihin. Hämähäkin on ripustettava lehdestä tai jostakin muusta esineestä silkinsä siitä kohdasta muihin pintoihin.
Hämähäkki aloittaa vetämällä silkkiä rauhasesta, jolla on neljäs jalka. Vastakkaista neljättä jalkaa käytetään vetämään useita silkkilankoja noin 20 ylimääräisestä silkkirauhasesta, luomalla pallomainen rakenne. Hämähäkki istuu kärsivällisesti tietäen, että lopulta lämmin tuulenpito vie ilmapalloa, joka kuljettaa ensimmäisen silkkirivin.
Lopulta ilmapallo loppuu silkkilanka napsahtaa - ja kuin hämähäkki, jolla on kalalla linjalla, hämähäkki voi tuntea osuman. Se hinaa varmistaakseen, että silkkilanka on todella kiinnittynyt, sitten se vetää uutta silkkiä ja kiinnittää nauhan mihin tahansa istuvaan paikkaan ja alkaa kerätä kynättyä nauhaa vetäen itseään kohti päätepistettä, samalla kun asettaa uutta silkkiä taaksepäin se. Uusi silkki on ensimmäinen tasomainen linja. Hämähäkki voi tehdä tämän 20 kertaa, luomalla verkon kuiviin (ei tahmeisiin) silkkilinjoihin, jotka kaarevat kaikkiin suuntiin.
Hämähäkin on sitten määritettävä, mitkä näistä viivoista muodostavat seitsemän hyvää kiinnityspistettä - niiden on oltava tasossa ja ”jakautuneet hyödyllisesti ympyrän ympärille, jonka verkko käyttää”, Coddington sanoo. Hämähäkki leikkaa 13 linjaa, joita se ei käytä. "Nyt kun sinulla on seitsemän tarvitsemasi liitetiedostoa, sinun ei enää tarvitse koskettaa maata, lehtiä, oksia, mitään ... olet omassa, luultavasti solipsistisessa maailmassa."
Sitten hämähäkki alkaa pyöriä rainaansa, suhteellisen yksinkertainen ja ennustettava prosessi. Se alkaa ulkopuolelta ja toimii tiensä avulla, kiinnittämällä segmenttikohtaisesti jaloineen, luomalla samankeskiset ympyrät ja päättyen tarttuvan silkin keskipisteeseen, joka tarttuu kiinni kaivattuihin saaliin - kaikki radan sijoittamiseen käytetty energia kuluttaa proteiinikauppoja.
Tarttuva tavara vain pysäyttää saaliin. Vallankaappaus tulee hämähäkin leukoista. "Useimmat hämähäkit hyökkäävät hampaillaan", Coddington sanoo. ”He vain kävelevät sisään ja purevat asian kuolemaan.” Se on kuitenkin vaarallinen ehdotus, koska saalis ei ehkä ole täysin jumissa.
Muutamassa hämähäkkien perheessä on kehitetty vaihtoehtoinen rikoksen muoto: tarttuvan silkin käärmehyökkäys. Nuo hämähäkit laskivat nauhan tahmeasta silkistä maan yli. Kun hyönteinen ylittää, värähtely varoittaa hämähäkkiä, joka sitten hyökkää, heiluttaen tahmean, voimakkaan silkin linjoja hyönteisen ympärille ja käärimällä sitä, kunnes se on täysin liikkumattomana. Hämähäkki siirtyy sitten sisään kuoleman pureman vuoksi. Mutta tämä on pikemminkin harvinaisuus kuin sääntö hämähäkkimaailmassa.
Monet tutkijat tutkivat hämähäkkien käyttäytymistä ja hämähäkkisilkkiä toivoessaan, että joku päivä pystyy viljelemään materiaalia tai ehkä kopioimaan sitä geenitekniikan avulla. Silkkiä voidaan käyttää esimerkiksi parantamaan vartalopanssarien lujuutta tai luomaan ihonsiirtoja. "Se olisi hieno asia ihmiskunnalle", Coddington sanoo.
Kourallinen yrityksiä on tällä hetkellä sijoitettu hämähäkkisilkkiin, mukaan lukien Ann Arbor, Michiganissa sijaitseva Kraig Biocraft Laboratories, ruotsalainen biotekniikkayritys Spiber Technologies ja saksalainen yritys AMSilk, jonka mukaan se on geneettisesti suunnitellut hämähäkin kaltaista proteiinia. silkki, jota käytetään parhaillaan shampoissa ja muissa kosmetiikoissa.
On vuoro kysyä Smithsonianilta.
