Nästa gång du ser ett spindelnät i skogen, tänk: det är så starkt att en sådan tjock tråd som en vuxen skulle tåla en jetliner! Forskare kämpade länge för att lösa denna gåta och avslöjade slutligen hemligheten: det visade sig att det handlade om den unika strukturen i spindelns fångningsnätverk.
För att ta reda på varför spindelnät är fem gånger starkare än stål, studerade forskare trådarna som den giftiga spindeln Loxosceles reclusa producerar för att skapa fångningsnät och behållare för ägg. När man biter av denna spindel med otroligt långa ben, utvecklar en person loxoscelism - inflammation och sedan koldbrandskorpor från döende vävnad på platsen för bettet. Forskarna undersökte noggrant spindelnätet med hjälp av ett atommikroskop och upptäckte ett överraskande faktum. Vad det blotta ögat tar för en enda tunnaste tråd (som är ungefär 1000 gånger tunnare än ett mänskligt hår) är faktiskt ett tätt "rep" vävt från hundratals nanofibrer. Diametern på en sådan fiber är 20 ppm av en millimeter. Som moderna kablar,varje tråd på banan består av parallella nanostrukturer med en längd på minst 1 mikron.
Inte en mycket lång fiber, eller hur? Det kan verka så vid första anblicken. Men om vi tittar på strukturen på mikronivå visar det sig att längden på en sådan fiber kan överstiga dess bredd med cirka 50 gånger - och forskarna är övertygade om att de kan sträcka sig ännu mer.
Nanofibrer i naturen: hemligheten till styrka
Idén att webben består av nanofibrer är inte ny och har diskuterats många gånger i det vetenskapliga samfundet. Hittills har forskare dock inte kunnat ge bevis för att nanoskopiska trådar utgör hela banan och inte dess enskilda delar. I detta fall har de unika egenskaperna hos Loxosceles reclusa-banan blivit forskarnas "hemliga vapen". Om de flesta spindlar snurrar cylindriska trådar, är nätet av dessa faktiskt platt, som ett band - det gjorde det lättare att studera under ett kraftfullt mikroskop.
Den nya upptäckten bygger på ännu tidigare arbete som teamet publicerade för ett år sedan. Då fick forskare reda på att L. reclusa (de kallas också "bruna eremitspindlar") förstärker de platta trådarna med en speciell vävningsteknik. Som en levande symaskin väver spindeln cirka 20 mikroslingor i varje millimeter på nätet. Dessa "stygn" stärker det klibbiga fällnätet och ger det otrolig styrka. Forskarna säger att även om trådarnas form och vävtekniker hos andra spindlar är olika kan den nya upptäckten vara en utgångspunkt för att studera de naturliga fibrerna som andra arter producerar.
Kampanjvideo:
Slutsats
För mänskligheten är denna information extremt viktig - att veta hur naturen skapar superstarka och mycket lätta trådar kommer vi själva att kunna skapa sina syntetiska motsvarigheter. Konstgjorda spindelnät skulle vara användbara överallt, från militära och medicinska industrier till vanliga textilier. Men nu är det extremt svårt att återskapa en sådan fiber i industriell skala, och ingen har lyckats med detta (även om det fanns sådana försök för ett par år sedan). Forskare hoppas att ytterligare forskning kommer att hjälpa, förr eller senare, att sätta ett av de mest komplexa och ovanliga materialen i världen till tjänst för mänskligheten.
Vasily Makarov
