Представители на разред паякообразни могат да бъдат намерени навсякъде. Това са хищници, които ловуват насекоми. Те хващат плячката си с помощта на мрежа. Това е гъвкаво и издръжливо влакно, по което се залепват мухи, пчели и комари. Как паякът плете мрежа е често задаван въпрос, когато гледаме невероятна мрежа за улавяне.
Какво е мрежа?
Паяците са едни от най-старите обитатели на планетата, поради малкия си размер и специфичен външен вид, погрешно се считат за насекоми. Всъщност това са представители на разред членестоноги. Тялото на паяка има осем крака и две части:
- цефалоторакс;
- корема.
За разлика от насекомите, те нямат антени и шия, отделяща главата от гърдите. Коремът на паякообразни е един вид фабрика за производство на паяжини. Той съдържа жлези, които произвеждат секрет, състоящ се от протеин, обогатен с аланин, който дава сила, и глицин, който е отговорен за еластичността. Според химическата формула паяжините са близки до коприната на насекомите. Вътре в жлезите секретът е течен, но при излагане на въздух се втвърдява.
Информация. Коприната на гъсениците на копринената буба и паяжините имат подобен състав - 50% е фиброинов протеин. Учените са открили, че нишката на паяка е много по-силна от секрета на гъсеницата. Това се дължи на особеностите на образуването на влакна
Откъде идва паяжината?
На корема на членестоногите има израстъци - арахноидни брадавици. В горната им част се отварят каналите на арахноидните жлези, образувайки нишки. Има 6 вида жлези, които произвеждат коприна за различни цели (движене, спускане, заплитане на плячка, съхраняване на яйца). При един вид всички тези органи не се срещат едновременно; обикновено индивидът има 1-4 чифта жлези.
На повърхността на брадавиците има до 500 въртящи се тръби, които доставят протеинова секреция. Паякът върти мрежата си по следния начин:
- паякообразните брадавици се притискат към основата (дърво, трева, стена и др.);
- малко количество протеин се придържа към избраното място;
- паякът се отдалечава, дърпайки конеца със задните си крака;
- за основната работа се използват дълги и гъвкави предни крака, създава се рамка от сухи нишки;
- Последният етап от изработването на мрежата е оформянето на лепкави спирали.
Благодарение на наблюденията на учените стана известно откъде идва мрежата на паяка. Произвежда се от подвижни чифтни брадавици по корема.
Интересен факт. Мрежата е много лека; теглото на нишка, обвиваща Земята по екватора, би било само 450 g.
Паяк издърпва конец от корема
Как да изградим мрежа за риболов
Вятърът е най-добрият помощник на паяка в строителството. След като извади тънка нишка от брадавиците, паякообразното я излага на въздушен поток, който пренася замръзналата коприна на значително разстояние. Това е тайният начин, по който паяк плете мрежа между дърветата. Мрежата лесно се придържа към клоните на дърветата, използвайки я като въже, паякообразните се движат от място на място.
В структурата на мрежата може да се проследи определен модел. Основата му е рамка от здрави и дебели нишки, подредени под формата на лъчи, разминаващи се от една точка. Започвайки от външната част, паякът създава кръгове, като постепенно се придвижва към центъра. Удивително е, че без никакво оборудване поддържа еднакво разстояние между всеки кръг. Тази част от влакната е лепкава и там насекомите ще заседнат.
Интересен факт. Паякът яде собствената си мрежа. Учените предлагат две обяснения за този факт - по този начин се попълва загубата на протеин по време на ремонта на риболовната мрежа или паякът просто пие вода, висяща на копринените нишки.
Сложността на модела на мрежата зависи от вида на паякообразните. По-ниските членестоноги изграждат прости мрежи, докато по-високите изграждат сложни геометрични модели. Смята се, че изгражда капан от 39 радиуса и 39 спирали. В допълнение към гладките радиални нишки, спомагателните и улавящите спирали има сигнални нишки. Тези елементи улавят и предават на хищника вибрациите на уловената плячка. Ако попадне чужд предмет (клон, листо), малкият стопанин го отделя и изхвърля, след което възстановява мрежата.
Големите дървесни паякообразни дърпат капани с диаметър до 1 m В тях попадат не само насекоми, но и малки птици.
Колко време отнема на един паяк да изплете мрежа?
Хищник прекарва от половин час до 2-3 часа, за да създаде ажурен капан за насекоми. Времето му на работа зависи от метеорологичните условия и планирания размер на мрежата. Някои видове тъкат копринени нишки всеки ден, като го правят сутрин или вечер, в зависимост от начина си на живот. Един от факторите, определящи колко време е необходимо на паяка, за да изплете мрежа, е неговият вид – плосък или обемен. Плоският е познатата версия на радиални нишки и спирали, а обемният е капан, направен от буца влакна.
Предназначение на мрежата
Фините мрежи са не само капани за насекоми. Ролята на мрежата в живота на паякообразните е много по-широка.
Хващане на плячка
Всички паяци са хищници, убиват плячката си с отрова. Освен това някои индивиди имат крехка конституция и сами могат да станат жертви на насекоми, например оси. За да ловуват, те се нуждаят от подслон и капан. Лепкавите влакна изпълняват тази функция. Те оплитат уловената в мрежата плячка в пашкул от нишки и я оставят, докато инжектираният ензим я приведе в течно състояние.
Паякообразните копринени влакна са по-тънки от човешката коса, но тяхната специфична якост на опън е сравнима със стоманена тел.
Възпроизвеждане
По време на периода на чифтосване мъжките прикрепват свои нишки към мрежата на женската. Като удрят ритмично копринените влакна, те съобщават намеренията си на потенциален партньор. Женската, която получава ухажване, слиза на територията на мъжкия, за да се чифтосва. При някои видове женската започва търсенето на партньор. Тя отделя нишка с феромони, благодарение на която паякът я намира.
Дом за потомство
Пашкулите за яйца са изтъкани от копринения секрет на мрежата. Техният брой, в зависимост от вида членестоноги, е 2-1000 броя. Женските окачват мрежестите торбички с яйца на безопасно място. Обвивката на пашкула е доста здрава, състои се от няколко слоя и е импрегнирана с течен секрет.
В дупката си паякообразните плетат мрежи около стените. Това спомага за създаването на благоприятен микроклимат и служи като защита от лошо време и естествени врагове.
Движещ се
Един от отговорите на въпроса защо паякът плете мрежа е, че той използва нишки като превозно средство. За да се движи между дървета и храсти, бързо да разбере и да падне, се нуждае от здрави влакна. За да летят на дълги разстояния, паяците се изкачват на високи височини, освобождават бързо втвърдяваща се мрежа и след това с порив на вятъра отлитат на няколко километра. Най-често пътуванията се правят в топли, ясни дни на индийското лято.
Защо паякът не се придържа към мрежата си?
За да не попадне в собствения си капан, паякът прави няколко сухи нишки за движение. Познавам идеално пътя си в тънкостите на мрежите и той безопасно се доближава до заседналата плячка. Обикновено в центъра на риболовната мрежа остава безопасна зона, където хищникът чака плячка.
Интересът на учените към взаимодействието на паякообразните с техните ловни капани започва преди повече от 100 години. Първоначално се предполагаше, че върху лапите им има специална смазка, която предотвратява залепването. Никога не е намерено потвърждение на теорията. Заснемането със специална камера на движението на краката на паяка по влакна от замразения секрет даде обяснение за механизма на контакта.
Паякът не се придържа към мрежата си поради три причини:
- много еластични косми по краката намаляват зоната на контакт с лепкавата спирала;
- върховете на краката на паяка са покрити с мазна течност;
- движението се извършва по специален начин.
Каква е тайната на структурата на краката, която помага на паякообразните да избягват залепването? На всеки крак на паяка има два опорни нокътя, с които се придържа към повърхността, и един гъвкав нокът. Докато се движи, тя притиска нишките към гъвкавите косми на крака. Когато паякът вдигне крака си, нокътят се изправя и космите избутват мрежата.
Друго обяснение е липсата на пряк контакт между крака на паякообразното и лепкавите капчици. Те падат върху космите на крака и след това лесно се връщат обратно върху нишката. Каквито и теории да разглеждат зоолозите, фактът остава непроменен, че паяците не стават затворници на собствените си лепкави капани.
Други паякообразни, като акари и псевдоскорпиони, също могат да тъкат мрежи. Но техните мрежи не могат да се сравняват по сила и умело тъкане с произведенията на истински майстори - паяци. Съвременната наука все още не е в състояние да възпроизведе мрежата чрез синтетичен метод. Технологията за изработване на паяжината си остава една от загадките на природата.
Всеки може лесно да изчетка паяжините, висящи между клоните на дървото или под тавана в далечния ъгъл на стаята. Но малко хора знаят, че ако мрежата имаше диаметър от 1 mm, тя можеше да издържи товар с тегло приблизително 200 kg. Стоманената тел със същия диаметър може да издържи значително по-малко: 30–100 kg, в зависимост от вида на стоманата. Защо мрежата има толкова изключителни свойства?
Някои паяци предат до седем вида нишки, всяка от които има своя собствена цел. Нишките могат да се използват не само за улавяне на плячка, но и за изграждане на пашкули и скачане с парашут (като излитат във вятъра, паяците могат да избягат от внезапна заплаха и по този начин младите паяци се разпространяват на нови територии). Всеки тип мрежа се произвежда от специални жлези.
Мрежата, използвана за улавяне на плячка, се състои от няколко вида нишки (фиг. 1): рамкова, радиална, хващаща и спомагателна. Най-големият интерес на учените е рамковата нишка: тя има както висока якост, така и висока еластичност - именно тази комбинация от свойства е уникална. Пределна якост на опън на нишката на рамката на паяка Araneus diadematusе 1,1–2,7. За сравнение: якостта на опън на стоманата е 0,4–1,5 GPa, а на човешката коса е 0,25 GPa. В същото време нишката на рамката може да се разтегне с 30–35%, а повечето метали могат да издържат на деформация не повече от 10–20%.
Нека си представим летящо насекомо, което удря опъната мрежа. В този случай нишката на мрежата трябва да се разтегне, така че кинетичната енергия на летящото насекомо да се превърне в топлина. Ако мрежата съхранява получената енергия под формата на енергия на еластична деформация, тогава насекомото ще отскочи от мрежата като от батут. Важно свойство на мрежата е, че тя отделя много голямо количество топлина по време на бързо разтягане и последващо свиване: отделената енергия на единица обем е повече от 150 MJ/m 3 (стоманата отделя 6 MJ/m 3). Това позволява на мрежата ефективно да разсейва енергията на удара и да не се разтяга твърде много, когато жертвата е уловена в нея. Паяжина или полимери с подобни свойства могат да бъдат идеални материали за леки бронежилетки.
В народната медицина има такава рецепта: за да спрете кървенето, можете да нанесете паяжина върху рана или ожулване, като внимателно я почистите от насекоми и малки клонки, забити в нея. Оказва се, че паяжините имат кръвоспиращо действие и ускоряват заздравяването на увредената кожа. Хирурзи и трансплантолози биха могли да го използват като материал за зашиване, укрепване на импланти и дори като заготовка за изкуствени органи. Използвайки паяжини, механичните свойства на много материали, използвани в момента в медицината, могат да бъдат значително подобрени.
Така че паяжината е необичаен и много обещаващ материал. Какви молекулярни механизми са отговорни за неговите изключителни свойства?
Ние сме свикнали с факта, че молекулите са изключително малки обекти. Това обаче не винаги е така: полимерите са широко разпространени около нас, които имат дълги молекули, състоящи се от еднакви или подобни единици. Всеки знае, че генетичната информация на живия организъм е записана в дълги ДНК молекули. Всеки държеше в ръцете си найлонови торбички, състоящи се от дълги преплетени полиетиленови молекули. Полимерните молекули могат да достигнат огромни размери.
Например, масата на една човешка ДНК молекула е около 1,9·10 12 amu. (това обаче е приблизително сто милиарда пъти повече от масата на водна молекула), дължината на всяка молекула е няколко сантиметра, а общата дължина на всички човешки ДНК молекули достига 10 11 km.
Най-важният клас естествени полимери са протеините; те се състоят от единици, наречени аминокиселини. Различните протеини изпълняват изключително различни функции в живите организми: те контролират химичните реакции, използват се като строителни материали, за защита и т.н.
Нишката на скелето на мрежата се състои от два протеина, които се наричат спидроини 1 и 2 (от англ. паяк- паяк). Спидроините са дълги молекули с маси, вариращи от 120 000 до 720 000 amu. Аминокиселинните последователности на спидроините могат да се различават от паяк до паяк, но всички спидроини имат общи характеристики. Ако мислено разтегнете дълга молекула спидроин в права линия и погледнете последователността от аминокиселини, се оказва, че тя се състои от повтарящи се секции, които са подобни една на друга (фиг. 2). В молекулата се редуват два вида области: относително хидрофилни (тези, които са енергийно благоприятни за контакт с водни молекули) и относително хидрофобни (тези, които избягват контакт с вода). В краищата на всяка молекула има две неповтарящи се хидрофилни области, а хидрофобните области се състоят от много повторения на аминокиселина, наречена аланин.
Една дълга молекула (напр. протеин, ДНК, синтетичен полимер) може да се разглежда като смачкано, заплетено въже. Разтягането му не е трудно, тъй като бримките вътре в молекулата могат да се изправят, което изисква относително малко усилие. Някои полимери (като каучук) могат да се разтеглят до 500% от първоначалната си дължина. Така че способността на паяжините (материал, съставен от дълги молекули) да се деформират повече от металите не е изненадваща.
Откъде идва силата на мрежата?
За да разберете това, е важно да проследите процеса на формиране на нишката. Вътре в паякообразната жлеза спидроините се натрупват под формата на концентриран разтвор. Когато нишката се образува, този разтвор напуска жлезата през тесен канал, това помага за разтягане на молекулите и ориентирането им по посока на разтягане, а съответните химични промени карат молекулите да се слепват. Фрагменти от молекули, състоящи се от аланини, се свързват заедно и образуват подредена структура, подобна на кристал (фиг. 3). Вътре в такава структура фрагментите са разположени успоредно един на друг и са свързани един с друг чрез водородни връзки. Именно тези зони, свързани една с друга, осигуряват здравината на влакното. Типичният размер на такива плътно опаковани области от молекули е няколко нанометра. Хидрофилните зони, разположени около тях, се оказват произволно навити, подобни на смачкани въжета, те могат да се изправят и по този начин да осигурят разтягане на мрежата.
Много композитни материали, като например подсилени пластмаси, са конструирани на същия принцип като нишката на скелето: в относително мека и гъвкава матрица, която позволява деформация, има малки твърди зони, които правят материала здрав. Въпреки че учените по материали работят с подобни системи от дълго време, създадените от човека композити едва започват да се доближават до паяжините по своите свойства.
Интересното е, че когато мрежата се намокри, тя се свива силно (това явление се нарича суперконтракция). Това се случва, защото водните молекули проникват във влакното и правят неподредените хидрофилни области по-подвижни. Ако мрежата се е разтегнала и увиснала поради насекоми, тогава във влажен или дъждовен ден тя се свива и в същото време възстановява формата си.
Нека отбележим и една интересна особеност на формирането на нишката. Паякът разширява мрежата под въздействието на собственото си тегло, но получената мрежа (диаметър на нишката приблизително 1–10 μm) обикновено може да поддържа маса шест пъти по-голяма от масата на самия паяк. Ако увеличите теглото на паяка, като го завъртите в центрофуга, той започва да отделя по-дебела и по-издръжлива, но по-малко твърда мрежа.
Когато става въпрос за използване на паяжини, възниква въпросът как да се получи в индустриални количества. В света има инсталации за „доене“ на паяци, които издърпват конци и ги навиват на специални макари. Този метод обаче е неефективен: за натрупване на 500 g мрежа са необходими 27 хиляди средни паяци. И тук на помощ на изследователите идва биоинженерството. Съвременните технологии правят възможно въвеждането на гени, кодиращи протеини от паяжина, в различни живи организми, като бактерии или дрожди. Тези генетично модифицирани организми стават източници на изкуствени мрежи. Протеините, произведени чрез генно инженерство, се наричат рекомбинантни. Имайте предвид, че обикновено рекомбинантните спидроини са много по-малки от естествените, но структурата на молекулата (редуващи се хидрофилни и хидрофобни области) остава непроменена.
Има увереност, че изкуствената мрежа няма да бъде по-ниска по свойства от естествената и ще намери своето практическо приложение като издръжлив и екологичен материал. В Русия няколко научни групи от различни институти съвместно изучават свойствата на мрежата. Производството на рекомбинантна паяжина се извършва в Държавния изследователски институт по генетика и селекция на промишлени микроорганизми; физичните и химичните свойства на протеините се изучават в катедрата по биоинженерство на Биологическия факултет на Московския държавен университет. М. В. Ломоносов, продукти от паяжини протеини се образуват в Института по биоорганична химия на Руската академия на науките, а медицинските им приложения се изучават в Института по трансплантология и изкуствени органи.
Вероятно всеки човек съвсем ясно разбира какво е мрежа. Едва ли има някой, който да не е срещал подобни „дантели” в гората или в собствения си дом. Въпреки това, в ежедневието хората обикновено мислят малко за това как паяците го правят. И целите за създаване на мрежи обикновено се представят от хората в много съкратена версия. В същото време мрежата може да се счита за един от най-невероятните и мистериозни природни феномени.
Какво е мрежа и как се прави?
Паяците са единствените същества, които имат специални жлези, способни да отделят течност с невероятен състав. Втвърдява се почти мигновено при контакт с въздух - на паяка не се дава много време да изплете мрежа от него. Освен това секретираният секрет е два вида. Едната е така наречената суха - от нея се създава основата на „дантелата”. Вторият има повишена лепкавост - паякът го използва, за да третира своето творение, така че насекомото, което го докосне, да не може да избяга от капана.
За какво са мрежите?
След като разбрахме какво е мрежа, нека да разберем целите, за които е създадена. Противно на всеобщите погрешни схващания, „връзките“ на паяците не се използват само за лов, въпреки че това е преобладаваща задача. Има обаче и други.
- Пашкулите са изтъкани от мрежата, в която паякът снася яйцата си.
- Плячката е увита в него за съхранение в резерв.
- Укритията за зимуване се изграждат от мрежи; онези паяци, които изчакват студа в земни дупки, правят много гениален капак на вратата, за да покрият входа.
- Женската, която е навлязла в периода на чифтосване, сигнализира за това на потенциалните партньори и посочва пътя към себе си с помощта на нишка, напоена с феромони.
- Младите индивиди от определени видове се придвижват към нови ловни полета по дълга нишка, носена от вятъра.
Така че мрежата е много важна и многофункционална част от живота на паякообразните.
Любопитни факти
Мрежата все още не е напълно проучена от учените. И съвременната наука все още не е в състояние да повтори този природен феномен.
- Мрежата на паяка е просто удивително здрава. Ако от такива нишки изплетете мрежа с размерите на футболно игрище, тя ще може да спре летящ Боинг. В Южна Америка има паяжини, по които маймуните пресичат клисури и използват паяжини за улов на риба.
- Паяковата "дантела" има електростатични свойства, което позволява на нишките му да се втурват към прелитаща плячка.
- Много паяци ядат старите си мрежи.
- Паяжината се счита за почти най-лекия материал в света: ако се опъне по целия екватор, тя ще тежи само 340 грама.
Паяците принадлежат към най-старите обитатели на Земята: следи от първите паякообразни са открити в скали на възраст 340–450 милиона години. Паяците са около 200-300 милиона години по-стари от динозаврите и повече от 400 милиона години по-стари от първите бозайници. Природата е имала достатъчно време не само да увеличи броя на видовете паяци (известни са около 60 хиляди), но и да оборудва много от тези осемкраки хищници с невероятно средство за лов - мрежа. Моделът на мрежата може да бъде различен не само сред различните видове, но и сред един паяк в присъствието на определени химикали, като експлозиви или наркотици. Паяци дори щяха да бъдат изстреляни в космоса, за да изследват ефекта на микрогравитацията върху модела на мрежата. Най-много мистерии обаче криеше веществото, от което се състои мрежата.
Мрежата, подобно на нашата коса, животинска козина и нишки от копринени буби, се състои главно от протеини. Но полипептидните вериги във всяка нишка на паяк са преплетени по толкова необичаен начин, че са придобили почти рекордна сила. Една нишка, произведена от паяк, е толкова здрава, колкото стоманена тел с еднакъв диаметър. Въже, изтъкано от мрежа, с дебелина само на молив, може да задържи на място булдозер, танк и дори такъв мощен еърбъс като Боинг 747. Но плътността на стоманата е шест пъти по-голяма от тази на паяжините.
Известно е колко висока е здравината на копринените нишки. Класически пример е наблюдение, направено от лекар от Аризона през 1881 г. Пред очите на този лекар се проведе престрелка, в която един от стрелците беше убит. Два куршума се удариха в гърдите и минаха точно през тях. В същото време парчета копринена носна кърпа стърчаха от гърба на всяка рана. Куршумите преминаха през дрехи, мускули и кости, но не успяха да разкъсат коприната, която се изпречи на пътя им.
Защо в техниката се използват стоманени конструкции, а не по-леки и по-еластични - направени от материал, подобен на паяжини? Защо копринените парашути не се заменят със същия материал? Отговорът е прост: опитайте се да направите такъв материал, който паяците лесно произвеждат всеки ден - няма да работи!
Учени от цял свят отдавна са изследвали химичния състав на мрежата на осемкраки тъкачи и днес картината на нейната структура е разкрита повече или по-малко напълно. Мрежовата нишка има вътрешно ядро от протеин, наречен фиброин, а около това ядро има концентрични слоеве от гликопротеинови нановлакна. Фиброинът съставлява приблизително 2/3 от масата на мрежата (както, между другото, и естествените копринени влакна). Това е вискозна, сиропообразна течност, която полимеризира и се втвърдява на въздух.
Гликопротеиновите влакна, чийто диаметър може да бъде само няколко нанометра, могат да бъдат разположени успоредно на оста на фиброиновата нишка или да образуват спирали около нишката. Гликопротеините - сложни протеини, които съдържат въглехидрати и имат молекулно тегло от 15 000 до 1 000 000 amu - присъстват не само в паяците, но и във всички тъкани на животни, растения и микроорганизми (някои протеини в кръвната плазма, мускулните тъкани, клетъчните мембрани и др. .).
По време на образуването на мрежа гликопротеиновите влакна са свързани помежду си поради водородни връзки, както и връзки между CO и NH групи, а значителна част от връзките се образуват в арахноидните жлези на паякообразните. Гликопротеиновите молекули могат да образуват течни кристали с пръчковидни фрагменти, които се подреждат успоредно един на друг, придавайки на структурата здравината на твърдо вещество, като същевременно запазват способността да тече като течност.
Основните компоненти на мрежата са най-простите аминокиселини: глицин H 2 NCH 2 COOH и аланин CH 3 CHNH 2 COOH. Мрежата съдържа и неорганични вещества - калиев хидрогенфосфат и калиев нитрат. Техните функции се свеждат до защита на мрежата от гъбички и бактерии и вероятно създаване на условия за образуване на самата нишка в жлезите.
Отличителна черта на мрежата е нейната екологичност. Състои се от вещества, които лесно се абсорбират от естествената среда и не увреждат тази среда. В това отношение мрежата няма аналози, създадени от човешка ръка.
Един паяк може да произведе до седем нишки с различна структура и свойства: някои за улавяне на „мрежи“, други за собствено движение, трети за сигнализиране и т.н. Почти всички тези нишки биха могли да намерят широко приложение в индустрията и ежедневието, ако би било възможно да се установи тяхното широко производство. Въпреки това, едва ли е възможно да се „опитомят“ паяци, като копринени буби, или да се организират уникални ферми за паяци: агресивните навици на паяците и чертите на индивидуалното земеделие в техния характер едва ли ще позволят това да се направи. А за да се произведе само 1 метър плат, е необходима „работата“ на повече от 400 паяка.
Възможно ли е да се възпроизведат химичните процеси, протичащи в тялото на паяците, и да се копира естествен материал? Учените и инженерите отдавна са разработили технологията на кевлара - арамидно влакно:
произведени в промишлен мащаб и доближаващи свойствата на паяжини. Кевларените влакна са пет пъти по-слаби от паяжините, но все още са толкова здрави, че се използват за направата на леки бронежилетки, каски, ръкавици, въжета и т.н. Но кевларът се произвежда в горещи разтвори на сярна киселина, докато паяците изискват нормална температура. Химиците все още не знаят как да подходят към подобни условия.
Биохимиците обаче се доближиха до решаването на проблема с науката за материалите. Първо бяха идентифицирани и дешифрирани гени на паяк, програмиращи образуването на нишки с една или друга структура. Днес това се отнася за 14 вида паяци. Тогава американски специалисти от няколко изследователски центъра (всяка група независимо) въведоха тези гени в бактериите, опитвайки се да получат необходимите протеини в разтвор.
Учени от канадската биотехнологична компания Nexia въведоха такива гени в мишки, след което преминаха към кози и козите започнаха да произвеждат мляко със същия протеин, който образува нишката на мрежата. През лятото на 1999 г. две африкански джуджета, Питър и Уебстър, бяха генетично програмирани да произвеждат кози, чието мляко съдържа този протеин. Тази порода е добра, защото потомството става пълнолетно на възраст от три месеца. Компанията все още мълчи как да прави нишки от мляко, но вече е регистрирала името на новия материал, който е създала - "BioSteel". Статия за свойствата на "биостаната" е публикувана в списание "Science" ("Science", 2002, том 295, стр. 427).
Германските специалисти от Гатерслебен поеха по друг път: внедриха паякообразни гени в растенията - картофи и тютюн. Те успяха да получат до 2% разтворими протеини в картофени клубени и тютюневи листа, състоящи се главно от спидроин (основният фиброин на паяците). Очаква се, когато количествата произведен спидроин станат значителни, той първо да се използва за направата на медицински превръзки.
Млякото, получено от генетично модифицирани кози, трудно може да се различи на вкус от естественото мляко. Генетично модифицираните картофи са подобни на обикновените: по принцип те също могат да се варят и пържат.
Коремът на паяците съдържа множество арахноидни жлези. Техните канали се отварят в малки въртящи се тръби, които се намират в краищата на шест арахноидни брадавици на корема на паяка. Кръстосаният паяк например има около 500-550 такива тръбички. Арахноидните жлези произвеждат течен, вискозен секрет, състоящ се от протеин. Този секрет има способността незабавно да се втвърдява във въздуха. Следователно, когато протеиновата секреция на арахноидните жлези се секретира през въртящите се тръби, тя се втвърдява под формата на тънки нишки.
12
1. Кръстосан паяк (с отворена коремна кухина)
2. Паякообразни арахноидни брадавици
Паякът започва да върти мрежата си по следния начин: притиска брадавиците на мрежата към субстрата; в същото време малка част от освободения секрет се втвърдява, залепва за него. След това паякът продължава да изтегля вискозния секрет от мрежестите тръби с помощта на задните си крака. Когато се отдалечи от мястото на закрепване, останалата част от секрета просто се простира в бързо втвърдяващи се нишки.
Паяците използват мрежи за различни цели. В убежището в мрежата паякът намира благоприятен микроклимат, където също намира убежище от врагове и лошо време. Някои паяци плетат мрежи около стените на дупките си. Паякът плете лепкави мрежи за улавяне от мрежата си, за да улови плячка. От паяжини се правят и яйчни пашкули, в които се развиват яйца и млади паячета. Мрежата се използва и от паяците за пътуване - малките тарзани я използват за тъкане на предпазни нишки, които ги предпазват от падане при скачане. В зависимост от целта на употреба, паякът може да отделя лепкава или суха нишка с определена дебелина.
По отношение на химичния състав и физичните свойства паяжините са близки до коприната на копринени буби и гъсеници, само че е много по-здрава и еластична: ако натоварването на скъсване за коприната на гъсеницата е 33-43 kg на 1 mm 2, тогава за паяжините тя е от 40 до 261 kg на mm 2 (в зависимост от типа)!
Други паякообразни, като паякообразни акари и псевдоскорпиони, също могат да произвеждат мрежи. Истинско майсторство в тъкането на мрежи обаче постигнаха паяците. В крайна сметка е важно не само да можете да направите мрежа, но и да я произвеждате в големи количества. Освен това „станът“ трябва да бъде разположен на място, където е по-удобно за използване. При псевдоскорпионите и паяжинообразните акари суровинната основа на мрежата се намира... в главата, а апаратът за тъкане е разположен на устните придатъци. В условията на борба за съществуване животните, чиито глави са натежали с мозъци, а не с паяжини, получават предимство. Това са паяците. Коремът на паяка е истинска фабрика за паяжини, а въртящите се устройства - арахноидни брадавици - се образуват от атрофирали коремни крака от долната страна на корема. А крайниците на паяците са просто „златни“ – въртят се толкова сръчно, че всяка майсторка на дантела би им завидяла.
