Ağın iplikleri hangi maddeden yapılmıştır? Hangisi daha güçlü - ağ mı yoksa çelik mi? En güçlü ağa kim sahip? Çoğaltma için ağ

Dünyanın en güçlü malzemeleri kabul ediliyor ağ. Esnekliği ve gücü öyledir ki, en azından bir kalem kadar kalın bir ağ (tüm özelliklerini koruyarak) yapmak mümkün olsaydı, üzerine modern bir tankı kolayca asmak mümkün olurdu.

Ayrıca, örümceğin süreci en yüksek kategoriye göre hata ayıklanır - modern sanayi şirketleri bundan uzaktır.

Üstelik örümcek "sadece" bir ağ yapmaz, aynı zamanda tam olarak o anda ihtiyaç duyduğu ağı yapar. Konuşlanma yerini değiştirmek bir şeydir, yiyecek yakalamak başka bir şeydir, üçüncüsü ise kendi konutunu “inşa etmek”. Bir yakalama ağı genellikle özelliklerinde birbirinden farklı olan çeşitli ağ türlerinden oluşturulur. Bununla birlikte, "modeli" değiştirmek için örümcek yeniden inşa etmez ve boru hattını durdurmaz - her zaman hangi iş parçacığına ihtiyacı olduğunu "bilir".

İyi bilinen klasik, tekerlek şeklindeki ağı yapmak için, örümcek önce "temel" gibi bir şey çeker - çok yapışkan ve ağır iplikler değil geniş çaplı, sonra üzerlerine daha ince "örgü iğneleri" dayatır ve ancak o zaman merkezde kalan alanı, çeşitli böcekler için bir tuzak olan neredeyse görünmez, en tehlikeli ve yapışkan spirallerle dolaştırır.

Fener örümceği hiç ağ örmez. Sonunda yapışkan bir top olan ince bir iplik yapar ve ardından bu silahı kavgacı bir şekilde savurur. farklı taraflar. Aynı zamanda eş arayan dişi güvelerin yaydığı kokuya benzer bir aroma yayar. Güvenen güveler kokuya akın ederler, ancak sonuç olarak alınlarına yapışkan bir top düşer ve örümceğe yemek olurlar.

Örümcek yürüyüşleri için yumuşak, kalın ve kabarık bir ağ yapar - kim kendi tuzağına düşmek ister? Ve zanaatkar ikamet yerini değiştirmeye karar verirse, o zaman özel bir ağ paraşütü serbest bırakır - rüzgar tarafından alınır, sahibini uzun bir mesafeye taşıyabilir.

Ve örümcekler hakkında bazı daha ilginç bilgiler. Birkaç yıl önce Madagaskar'daki bilim adamları keşfetti yeni tür 25 metre uzunluğa kadar ağ örebilen ve uygun güç ve kalınlıkta bir örümcek (şimdiye kadar bu bir dünya rekoru). Örümcek, suyun üzerinde dönen böcekleri yakalamak için devasa ağlarını sıradan çalılar arasında değil, göller ve nehirler boyunca çeker.

Ve geçen yıl, bilim adamları bir bölümde web'in nasıl göründüğünü belirleyebildiler. Ağın, bir yığın krep gibi görünen bir protein ipliği olduğu ortaya çıktı. Her bir "krep" in çapı 3 nanometredir ve komşu olana hidrojen bağları sonucu bağlanır.

Hangisi daha güçlü - ağ mı yoksa çelik mi? En güçlü ağa kim sahip?

Belki ağ daha güçlüdür, ama kim daha güçlü, bilmiyorum, belki de ipekböceği.
Sevgili adam...
Afrika'da büyük, parlak renkli nephila örümcekleri yaşıyor. Nefiller haçlarımızın akrabalarıdır. Hepimizin aşina olduğu örümcek ağı çemberlerine benzer tuzak ağları örerler. Yalnızca daireler daha büyüktür ve genellikle içlerinde dairenin üst yarısı yoktur ve onun yerine kaotik bir iplik karmaşası vardır: şişman ve iştah açıcı nephila'nın çokça sahip olduğu düşmanlardan korunma.
Ağ ya da örümcek ipeği, doğanın yarattığı ve olağanüstü özellikler sergileyen materyallerin harika örneklerinden biridir. fiziki ozellikleri. Bir milimetrekare kesiti cinsinden gücü 260 kg'a dayanabilir, çelikten daha güçlü ve çok daha hafiftir.
Örümceğin karnında örümcek ipeği üreten birkaç bez vardır. Her bez belirli bir amaç için ipek üretir. Yedi farklı bez bilinmektedir. Ancak farklı şekillerörümceklerde bu bezlerden sadece birkaçı bulunur, hepsi değil.
Ölçülen en ince tel sadece 0,02 mm idi. Bu nedenle, ağı yalnızca güneş ışığının ipliğin yansıması nedeniyle görebiliriz. Ancak bu ince iplik, tam hızla uçan bir arıyı durdurabilir. Bu iplik sadece çok güçlü değil, aynı zamanda çok esnektir. Bu özellikleri nedeniyle örümcek ipeği, bildiğimiz diğer tüm malzeme veya metallerden daha sağlamdır. Bir malzemenin mukavemeti, dernier adı verilen birimlerle ölçülür (1 dernier = 1 g/9000 m). Örümcek ipliğinin mukavemeti 5'e 8'dir. Bu, örümcek ipeğinden bir ipliğin 45 - 72 km uzunluğundayken kendi ağırlığı altında çökeceği anlamına gelir. Karşılaştırılabilir malzemeler naylon ve camdır. Çeliğin yaklaşık 3 mukavemeti vardır.
Örümcek ipeği çeşitli amaçlar için kullanılır. Polinezyalı balıkçılar, olta olarak altın küre ağlı örümceğin (Nephila) ipini kullanırlar. New-Hebrides'te ok uçları, tütün ve ok uçları için kurutulmuş zehir taşımak için ağlar yapmak için örümcek ağları kullanıldı. Yeni Gine'deki bazı kabileler, başlarını yağmurdan korumak için ağları şapka olarak kullandılar.
Birinci Dünya Savaşı'nda Araneus diadematus, Zilla atrica, Argiope aurantia ve diğer küre ören örümceklerin iplikleri aletlerde artı işareti olarak kullanıldı.
Polinezya yerlileri uzun süredir büyük ağ örümceklerinin ağını dayanıklı olta takımlarını dikmek için iplik olarak kullandılar ve Avrupa'da, Orta Çağ'da insanlar ağdan kumaş yapmayı öğrendiler. Fransa Kralı için yapıldı Louis XIVörümcek ağından yapılan eldiven ve çoraplar, bu eşsiz ürünleri görmeyi başaran herkes tarafından beğenildi.
ağ
bana çelik gibi geldi

Elbette her biriniz, güneşli yaz aylarında örümceklerin ağaçlara ve çimenlere astığı narin, narin, ipeksi "mendillere" dikkat ettiniz. Ajurlu örümcek ipliği üzerinde gümüşi çiy damlaları parladığında - gördüğünüz manzara delicesine güzel ve büyüleyici. Ancak birkaç soru ortaya çıkıyor: "ağ nerede oluşuyor ve örümcek nasıl kullanılıyor", "nereden geliyor ve nelerden oluşuyor?" Bugün, bu hayvanın neden etrafındaki her şeyi “işleme” ile süslediğini anlamaya çalışacağız.

Bir an durdu

Pek çok bilim adamı kendini örümceklere ve ağlarına adadı. Andre Tilkin'in dediği gibi, ünlü filozof Fransa'dan ağ örgüsü saatlerce izlenebilecek muhteşem bir performans. İnternette beş yüzden fazla sayfalık bir risale yazdı.

Alman bilim adamı G. Peters, saatlerce örümcekleri izlediğinizde zamanın nasıl geçtiğini farketmediğinizi iddia etti. Tilkin'den önce bile dünyaya bunların kim olduğunu anlattı. inanılmaz yaratıklar Bir örümceğin ihtiyaç duyduğu ağını nasıl ördüğü.

Elbette, bir kağıt parçası üzerinde gördüğünüzde birden fazla küçük örümceközenli işini yaparken durup izlediler. Ama harika küçük şeyler için her zaman yeterli zamanımız olmuyor, her zaman acelemiz var, bu yüzden duramayız, biraz daha kalamayız. Tam da bu zaman olsaydı, her birimiz kesinlikle şu soruyu yanıtlayabilirdik: "Ağ nasıl görünür, örümcek neden ağına yapışmaz?"

Bir an için duralım ve çözelim. Sonuçta, soru gerçekten ilginç ve süreç büyüleyici.

Nereden geliyor?

Örümcekler, iki yüz milyon yıldan fazla bir süredir dünya üzerinde yaşayan en eski canlılardır. Ağları olmasaydı, belki de insanlık için bu kadar ilginç olmayacaklardı. Peki örümcek ağı nereden geliyor ve nedir?

Ağ, birçok eklembacaklıda bulunan özel bezlerin içeriğidir (sahte akrepler, örümcekler, örümcek akarları vb.). Sıvı içeriği aynı anda esneyebilir ve yırtılmaz. Oluşan en ince lifler havada çok çabuk sertleşir.

Her örümceğin vücudunda ağ üretiminden sorumlu birkaç özel bez vardır. Farklı bezler, farklı tür ve yoğunlukta bir ağ oluşturur. Karın üzerinde en ince kanallar şeklinde bulunurlar ve "örümcek siğilleri" olarak adlandırılırlar. Bu deliklerden, kısa sürede güzel bir ağa dönüşen sıvı bir sır açığa çıkar.

Pençelerin yardımıyla örümcek, ağı ihtiyaç duyduğu yere dağıtır, "asar". Örümcek en uzun ön bacaklara sahiptir, başrol. Ve yardım ile Arka bacaklar sıvı damlacıklarını yakalar ve onları gereken uzunluğa kadar uzatır.

yardım etmek için rüzgar

Esinti ayrıca web'in doğru dağılımına da katkıda bulunur. Örümcek, ağaçların arasına veya yapraklara yerleştirmek için doğru yeri seçerse, rüzgar ipliklerin olması gereken yere yayılmasına yardımcı olur. Bir örümceğin ağaçların arasına nasıl ağ ördüğü sorusuna kendiniz cevap vermek istiyorsanız işte cevabı burada. Rüzgar ona yardım eder.

İstenilen dala bir iplik takıldığında, örümcek sürünür, tabanın gücünü kontrol eder ve bir sonrakini serbest bırakır. İkinciyi birincinin ortasına iliştirir ve böyle devam eder.

inşaat aşamaları

Ağın tabanı, ortasından birkaç ışının ayrıldığı bir kar tanesine veya bir noktaya çok benzer. Bu merkezi filamentler yapılarının en yoğun ve en kalın olanlarıdır. Bazen bir örümcek, sanki yollarını önceden güçlendiriyormuş gibi, aynı anda birkaç iplikten bir taban oluşturur.

Taban hazır olduğunda, hayvan "tutma spirallerinin" yapımına geçer. Zaten tamamen farklı bir ağ türünden yapılmışlar. Bu sıvı yapışkandır, iyi yapışır. Dairelerin taban üzerine inşa edildiği yapışkan ağdandır.

Örümcek, yavaş yavaş merkeze doğru hareket ederek yapımına dış çemberden başlar. Daireler arasındaki mesafeyi şaşırtıcı bir şekilde hissediyor. Elinde bir pusula veya özel ölçüm aletleri olmadan, örümcek ağı hatasız bir şekilde dağıtır, böylece daireler arasında yalnızca aynı mesafe kalır.

Neden yapışmıyor?

Elbette hepiniz örümceklerin nasıl avlandığını biliyorsunuzdur. Avlarının yapışkan ağa nasıl dolanıp öldüğünü. Ve belki de herkes en az bir kez merak etti: "Örümcek neden ağına yapışmaz?"

Cevap, biraz daha yukarıda tanımladığımız, bir ağ oluşturmanın belirli taktiklerinde yatmaktadır. Web, çeşitli iplik türlerinden yapılır. Örümceğin hareket ettiği temel, sıradan, çok güçlü ve tamamen güvenli bir iplikten yapılmıştır. Ancak "tutma" daireleri, aksine, birçok böcek için yapışkan ve ölümcül olan bir iplikten yapılır.

Web işlevleri

Böylece, ağın nasıl göründüğünü ve nerede oluştuğunu anladık. Ve ağın örümceğin nasıl kullandığını da artık cevaplayabiliriz. Ağın birincil görevi, elbette, yiyecek çıkarmaktır. "Yiyecek" ağa girdiğinde, örümcek titreşimi hemen hisseder. Avına yaklaşır, onu hızlı bir şekilde güçlü bir "battaniyeye" sarar, kenarını açar ve yemeği kimsenin onu yemekten zevk almasına engel olmayacağı bir yere götürür.

Ancak ağ, yiyecek elde etmenin yanı sıra örümceğe başka amaçlar için de hizmet eder. Ondan yumurtalar için bir koza ve yaşamak için bir ev yapılır. Ağ, çiftleşme oyunlarının ve çiftleşmenin gerçekleştiği bir tür hamak görevi görür. Tehlikeli düşmanlardan hızla kaçmanızı sağlayan bir paraşüt görevi görür. Onun yardımıyla örümcekler gerekirse ağaçların arasından geçebilirler.

Çelikten daha güçlü

Yani örümceğin nasıl ağ ördüğünü, özelliklerinin neler olduğunu, nasıl oluştuğunu ve yemek için yapışkan ağların nasıl yapıldığını zaten biliyoruz. Ancak soru, web'in neden bu kadar güçlü olduğuyla ilgili olarak kalır.

Tüm örümcek yapılarının çeşitli olmasına rağmen, aynı özelliğe sahiptirler - artan güç. Bu, ağın bir protein - keratin içermesi ile sağlanır. Bu arada hayvanların pençelerinde, yünde, kuşların tüylerinde de bulunur. Ağın lifleri mükemmel bir şekilde gerilir ve daha sonra yırtılmadan orijinal hallerine döner.

Bilim adamları, örümcek ağının doğal ipekten çok daha güçlü olduğunu söylüyor. İkincisi, 30-42 g / mm2'lik bir yırtılma mukavemetine sahiptir, ancak ağ, yaklaşık 170 g / mm2'dir. Farkı Hisset.

Bir örümceğin nasıl ağ ördüğü anlaşılır. Güçlü olması - sorunu da çözdü. Ancak bu kadar güçlü olmasına rağmen ağın insan saçından birkaç bin kat daha ince olduğunu biliyor muydunuz? Ağ ve diğer ipliklerin kopma performanslarını karşılaştırırsak sadece ipeği değil viskon, naylon, orlonu da geride bırakıyor. Eşit en güçlü çelik gücüyle karşılaştırılamaz.

Bir örümceğin ağını nasıl ördüğü, içinde olacak kurbanların sayısını belirleyeceğini biliyor muydunuz?

Web'de av bulunduğunda, yalnızca "tuzak" ağına yapışmakla kalmaz, aynı zamanda etkilenir elektrik şarjı. Uçuş sırasında yük biriktiren böceklerin kendilerinden oluşur ve ağa girdiklerinde ipliklere verirler ve kendilerine çarparlar.

Bir örümceğin nasıl ağ ördüğünü ve onun hangi "güçlü" niteliklere sahip olduğunu bilen insanlar neden hala bu tür ipliklerden kıyafet yapmıyorlar? XIV.Louis döneminde zanaatkarlardan birinin kral için örümcek iplerinden eldiven ve çorap dikmeye çalıştığı ortaya çıktı. Ancak bu çalışmanın çok zor, özenli ve uzun olduğu ortaya çıktı.

İÇİNDE Güney Amerika örümcek ağları sadece üreticilerin kendilerine değil, aynı zamanda yerel maymunlara da yardımcı olur. Hayvanlar, ağların gücü sayesinde ustalıkla ve korkusuzca ağların üzerinde hareket eder.

Fizik ve Matematik Bilimleri Adayı E. Lozovskaya

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Yakalama spiralinin dişini kaplayan yapışkan madde, damlacıklar-boncuklar şeklinde ağ üzerinde eşit olarak dağılır. Resim, yakalama spiralinin iki parçasının yarıçapa bağlanma yerini göstermektedir.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Ilk aşamalarörümcek haçı ile bir tuzak ağı oluşturmak.

Logaritmik spiral yaklaşık olarak örümceğin tekerlek şeklindeki yakalama ağının inşası sırasında döşediği yardımcı spiral ipliğin şeklini tanımlar.

Arşimet'in spirali, yapışkan bir yakalama ipliğinin şeklini tanımlar.

Zikzak iplikler, Argiope cinsinin örümcek ağlarının özelliklerinden biridir.

İpek lifinin kristal bölgeleri, şekilde gösterilene benzer şekilde katlanmış bir yapıya sahiptir. Bireysel zincirler hidrojen bağları ile bağlanır.

Örümcek ağı kozasından yeni çıkmış genç çapraz örümcekler.

Dinopidae spinosa familyasına ait örümcekler, bacaklarının arasına örümcek ağı örerek avlarının üzerine atarlar.

Örümcek-haç (Araneus diadematus), tekerlek şeklindeki büyük yakalama ağlarını örme yeteneğiyle bilinir.

Bazı örümcek türleri ayrıca yuvarlak tuzağa avlanma verimliliğini önemli ölçüde artıran uzun bir "merdiven" ekler.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Bu, örümcek ipeği ipliklerinin çıktığı örümcek ağı tüplerinin mikroskop altında nasıl göründüğüdür.

Belki de örümcekler en çekici yaratıklar değildir, ancak yaratılışları - ağ - hayranlık uyandırmaktan başka bir şey yapamaz. Bir çalının dalları arasında veya uzun otlar arasında gerilen güneşte parıldayan en ince ipliklerin geometrik doğruluğunun gözü nasıl büyülediğini hatırlayın.

Örümcekler, 200 milyon yıldan daha uzun bir süre önce topraklarda yaşayan gezegenimizin en eski sakinlerinden biridir. Doğada yaklaşık 35 bin örümcek türü vardır. Bu her yerde bulunan sekiz ayaklı yaratıklar, renk ve boyut farklılıklarına rağmen her zaman ve her yerde tanınabilir. Ama onların en önemli ayırt edici özellik eşsiz bir doğal lif olan örümcek ipeği üretme yeteneğidir.

Örümcekler ağlarını çeşitli amaçlar için kullanırlar. Ondan yumurta kozaları yaparlar, kışlamak için barınaklar yaparlar, zıplarken onu "güvenlik halatı" olarak kullanırlar, karmaşık tuzak ağları örerler ve yakalanan avı sararlar. Çiftleşmeye hazır olan dişi, feromonlarla işaretlenmiş bir ağ ipliği üretir, bu sayede iplik boyunca hareket eden erkek kolayca bir eş bulur. Bazı türlerin genç örümcekleri, rüzgarın topladığı uzun iplikler üzerinde ebeveyn yuvalarından uçarlar.

Örümcekler esas olarak böceklerle beslenir. Yiyecek almak için kullandıkları yakalama cihazları çeşitli şekil ve türlerdedir. Bazı örümcekler barınaklarının yanına birkaç sinyal ipi uzatırlar ve böcek ipliğe dokunur dokunmaz pusudan ona doğru koşarlar. Diğerleri, bir tür kement gibi, sonunda yapışkan bir damla olan bir iplik atar. Ancak örümceklerin tasarım faaliyetinin zirvesi, yatay veya dikey olarak yerleştirilmiş yuvarlak, tekerlek şeklindeki ağlardır.

Ormanlarımızın ve bahçelerimizin yaygın bir sakini olan çapraz örümcek, tekerlek şeklinde bir tuzak ağı oluşturmak için oldukça uzun ve güçlü bir iplik salıyor. Bir esinti veya hava akımı ipliği yukarı kaldırır ve ağı inşa etmek için yer iyi seçilirse, en yakın dala veya başka bir desteğe tutunur. Örümcek, ucu sabitlemek için üzerinde sürünür, bazen güç için başka bir iplik döşer. Sonra serbestçe asılı bir ipi serbest bırakır ve üçüncüsünü ortasına iliştirir, böylece Y şeklinde bir yapı elde edilir - elliden fazla yarıçaptan ilk üçü. Radyal dişler ve çerçeve hazır olduğunda, örümcek merkeze döner ve geçici bir yardımcı spiral döşemeye başlar - "iskele" gibi bir şey. Yardımcı spiral, yapıyı sabitler ve bir yakalama spirali oluştururken örümceğe bir yol görevi görür. Ağın tüm ana çerçevesi, yarıçaplar dahil, yapışkan olmayan iplikten yapılmıştır, ancak yakalama spirali için yapışkanla kaplanmış çift iplik kullanılır.

Şaşırtıcı bir şekilde, bu iki spiral farklı geometrik şekillere sahiptir. Zaman sarmalının nispeten az dönüşü vardır ve aralarındaki mesafe her dönüşte artar. Bunun nedeni, örümceği döşerken yarıçaplarla aynı açıda hareket etmesidir. Ortaya çıkan kesikli çizginin şekli, sözde logaritmik spirale yakındır.

Yapışkan bir sarmal spiral, farklı bir prensibe göre inşa edilmiştir. Örümcek kenardan başlar ve bobinler arasında aynı mesafeyi koruyarak merkeze doğru hareket eder ve Arşimet'in spirali elde edilir. Aynı zamanda yardımcı spiralin dişlerini ısırır.

Örümcek ipeği, örümceğin karnının arkasında bulunan özel bezler tarafından üretilir. En az yedi tür bilinmektedir örümcek bezleri, farklı iplikler üretir, ancak bilinen örümcek türlerinin hiçbiri aynı anda yedi türe sahip değildir. Tipik olarak, bir örümceğin bu bezlerin bir ila dört çifti vardır. Bir ağ örmek hızlı bir iş değildir ve orta büyüklükte bir yakalama ağı oluşturmak yaklaşık yarım saat sürer. Farklı türde bir ağ üretimine geçmek için (bir yakalama spirali için), örümceğin bir dakika dinlenmeye ihtiyacı vardır. Örümcekler genellikle yağmur, rüzgar veya böceklerden zarar görmüş bir tuzak ağının kalıntılarını yiyerek ağı yeniden kullanırlar. Ağ, özel enzimler yardımıyla vücutlarında sindirilir.

Örümcek ipeğinin yapısı, yüz milyonlarca yıllık evrim boyunca ideal bir şekilde işlenmiştir. Bu doğal malzeme, iki harika özelliği birleştirir - güç ve esneklik. Ağlardan oluşan bir ağ, tam hızla uçan bir böceği durdurabilir. Örümceklerin yakalama ağlarının temelini ördükleri iplik, insan saçından daha incedir ve özgül (yani birim kütle başına hesaplanan) gerilme mukavemeti çelikten daha yüksektir. İnce teli aynı çaptaki çelik telle karşılaştırırsak, bunlar yaklaşık olarak aynı ağırlığa dayanacaktır. Ancak örümcek ipeği altı kat daha hafiftir ve bu nedenle altı kat daha güçlüdür.

İnsan saçı, koyun yünü ve ipekböceği koza ipeği gibi ağlar da esas olarak proteinlerden oluşur. Amino asit bileşimi açısından, ağ proteinleri - spidroinler - ipekböceği tırtılları tarafından üretilen ipeği oluşturan proteinler olan fibroinlere nispeten yakındır. Her ikisi de alışılmadık derecede yüksek miktarlarda amino asit alanin (%25) ve glisin (yaklaşık %40) içerir. Alanin açısından zengin protein moleküllerinin alanları, yoğun bir şekilde kıvrımlar halinde paketlenmiş, yüksek mukavemet sağlayan kristalli bölgeler oluşturur ve daha fazla glisin bulunan bu alanlar, iyi gerilebilen ve böylece ipliğe esneklik kazandıran daha amorf bir malzemedir.

Böyle bir iplik nasıl oluşur? Bu sorunun henüz tam ve net bir cevabı yok. Ağı döndürme işlemi, küre ağ örümceği ve Nephila clavipes'in ampulla şeklindeki bezi örneğinde en ayrıntılı şekilde incelenmiştir. En güçlü ipeği üreten ampuloid bez üç ana bölümden oluşur: merkezi bir kese, çok uzun kavisli bir kanal ve çıkışı olan bir tübül. hücrelerden iç yüzey keseden iki tür spidroin protein molekülü içeren küçük küresel damlacıklar çıkar. Bu viskoz çözelti, diğer hücrelerin glikoproteinler adı verilen başka bir protein türü salgıladığı kesenin kuyruğuna akar. Glikoproteinler sayesinde elde edilen lif, sıvı kristal bir yapı kazanır. Likit kristaller, bir yandan sahip olmaları bakımından dikkat çekicidir. yüksek derece düzen ve diğer yandan akışkanlığı korurlar. Kalın kütle çıkışa doğru hareket ettikçe, uzun protein molekülleri kendilerini yönlendirir ve ortaya çıkan lifin ekseni yönünde birbirine paralel olarak sıralanır. Bu durumda, aralarında moleküller arası hidrojen bağları oluşur.

İnsanoğlu, doğanın tasarım keşiflerinin birçoğunu kopyalamıştır, ancak şimdiye kadar ağ örmek gibi karmaşık bir işlemi yeniden üretmek mümkün olmamıştır. Bilim adamları şimdi bu zor sorunu biyoteknolojik teknikler yardımıyla çözmeye çalışıyorlar. İlk adım, ağı oluşturan proteinlerin üretiminden sorumlu genleri izole etmekti. Bu genler bakteri ve maya hücrelerine dahil edilmiştir (bkz. "Science and Life" No. 2, 2001). Kanadalı genetikçiler daha da ileri gittiler - sütü çözünmüş örümcek ağı proteinleri içeren genetiği değiştirilmiş keçiler yetiştirdiler. Ancak sorun sadece örümcek ipeği proteini elde etmek değil, doğal eğirme sürecini simüle etmek gerekiyor. Ve doğa bilim adamlarının bu dersi henüz öğrenmeleri gerekiyor.

18. yüzyılda, Montpellier'den belirli bir Bon, örümcek ağlarından kendine bir çift çorap ve eldiven ördü. Tekstil amaçlı bir örümcek ağı kullanma deneyiminin tek olduğu ortaya çıktı. Şu anda ağ, yalnızca hassas optik aletlerin artı işareti olarak kullanılmaktadır.

Ağ, örümceğin kanındaki amino asitlerden sentezlenir. Bu, örümcek bezlerinin duvarlarında bulunan hücrelerde olur. Ağ, damlacıklar halinde üretilir; bezin içi boş orta kısmında birleşirler. Bu viskoz sıvı aslında örümcek ağlarının konsantre bir çözeltisidir. Çözelti, örümceğin ağa ihtiyacı olana kadar bezlerde birikir ve örümcek siğillerinin kanallarından çekilir. Ağ hızla ince bir ipliğe gerilir ve hemen viskoz bir durumdan katı bir duruma geçer.

Filamentlere çekilebilen maddeler genellikle yüksek moleküler ağırlıklı polimerlerdir. Uzun, ince moleküllerden oluşurlar. Moleküller çözelti halindeyken bükülürler. Ancak ince bir delikten çekilirlerse açılırlar ve lifin tüm uzunluğu boyunca yer alırlar. Moleküller, bitişik zincirler arasında oluşan çapraz bağlarla bu konumda tutulur.

Hareket eden örümcek genellikle çift iplik örer - sözde asılı iplik. Düşmesini önler ve örümceğin aşağı inmesi gerektiğinde bağlantı diskleriyle bağlanır.

Asılı ip bazen iki ince iple takviye edilir. Ayrıca yakalama ağının dış çerçevesinin ve radyal dişlerinin imalatında da kullanılırlar. Yakalama ağının diğer bir ana parçası spiral bir ipliktir; aslında üzerine düşen sinekleri yakalar.

Tüm ağ çok yapışkan ve son derece esnektir. Her iki örümcek ağını kaplayan ve onları bir arada tutan çok viskoz bir maddenin birçok damlacığı nedeniyle yapışkandır. Viskoz bir iplikle en ufak bir temasta sinek yapışır. İplik, kurban ne kadar güçlü olursa olsun kopmadan gerilebilir. Bu genellikle sineklerin de bitişik yapışkan ipliklere dolanmasıyla sonuçlanır. Sineği tutan örümcek, çeneleri, ayak tırnakları ve ön ayakları ile sineği döndürürken, arka ayakları örümcek siğillerinden ağını çeker. Böylece sinek kendini bir örümcek ağı "bandajı" içinde bulur ve örümcek genellikle kurbanı sığınağına götürür, burada ya hemen yenecek ya da "yedekte" asılacaktır.

Başka bir ağ daha var; koza yapmak için kullanılır. Bu iplik, örümceği sonbaharda bırakılan yumurtaların etrafına sarar. Koza, yumurtaları kötü hava koşullarından ve çeşitli avcıların saldırılarından korur.

Ağ proteinlerden oluşur. Proteinlerin tüm canlı organizmaların yapısında ve işlevinde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Kaslarda miyozin, bağ dokularında kollajen, kanda hemoglobin ve bunların hepsini kontrol eden enzimleri oluştururlar. kimyasal reaksiyonlar canlı bir organizmada.

Proteinler, yirmi farklı amino asitten yapılmış büyük moleküllerdir. Bir ağ protein molekülü, bir veya daha fazla konumdan bağlanan bir veya daha fazla zincirden oluşabilir. Güçlü çapraz bağlar, iki farklı zincire "yapışabilen" amino asit sistin tarafından oluşturulur. Sistin ayrıca aynı zincirin farklı parçaları arasında halkalar oluşturan bir bağlantı oluşturabilir.

Yirmi amino asit çok sayıda farklı protein oluşturabilir. Protein kimyacılarının izlediği ana hedeflerden biri, bir proteindeki amino asitlerin sayısını ve bunların göreceli konumlarını belirlemektir.

Amino asit bileşimini belirlemek için hidroklorik asitte kaynatılarak onu oluşturan amino asitlere ayrıştırılır. Daha sonra tüm bileşenler amino asit karışımından izole edilir. Yirmi beş yıl önce, bu, gerekli olan oldukça karmaşık bir prosedürdü. Büyük bir sayı malzeme ve zaman ve ayrıca her zaman doğru sonuçlar vermemektedir. Şu anda, bir günde birkaç miligram malzeme üzerinde tam bir amino asit analizi yapılabilir. Bilim adamları, bir amino asit karışımının önce bileşenlere ayrıştırıldığı ve ardından sayılarının otomatik olarak kaydedildiği ve grafikler şeklinde kaydedildiği bir cihaz yarattılar.

Bu analitik yöntemler, bir dizi örümcek ağının analizinde uygulanmıştır. Koza ipi ile askı ipinin bileşimleri arasında büyük fark vardır. Birincisinin ana amino asitleri alanin ve serin, ikincisi ise glisin ve alanindir. Her durumda proteinin yarısından fazlası, içlerinde birçok başka amino asit bulunmasına rağmen, yalnızca iki amino asitten oluşur. En çok da çok kısa yan zincirlere sahip amino asitler ağında.

Amino asitlerin bir proteinde nasıl düzenlendiğini bilmek çok önemlidir. Ancak bu yine de liflerin tüm özelliklerini açıklamayı mümkün kılmaz. Bu özellikler büyük ölçüde zincirlerin birbirine göre nasıl düzenlendiğine bağlıdır.

1913'te Peder ve Oğul Braggy, X-ışınlarında döndürülen herhangi bir maddenin kristalinin onları belirli açılarda yansıttığını, çünkü yansıma düzlemlerini oluşturan düzenli atomlardan oluştuğunu gösterdi. Aynı yıl, iki Japon - Nikishawa ve Ono - kristal yapıya sahip olmadığı varsayılan birçok lifin de belirli yansımalar verdiğini keşfettiler.

Araknoid filamanların mevcut x-ışınları, gerçek kristallerin x-ışınları ile karşılaştırıldığında göze çarpmayan görünür, ancak ağın yapısı hakkında önemli bilgiler sağlayabilirler. Böyle bir X-ışını deseninin noktalar içermesi, atomların düzenli bir düzenlemesine sahip olan ağın liflerinde kristal bölgelerin varlığına işaret eder. Bu kristal bölgelerin yapısını belirleme kredisi, öncelikle California Teknoloji Enstitüsü'nden Profesör Linus Pauling'e ve Profesör Warwicker'a aittir.

Bu çalışmalar sayesinde neredeyse tüm ağ türlerinin benzer bir yapıya sahip olduğunu biliyoruz. Bir kağıda birkaç eşit uzaklıkta paralel çizgi çizerek ve ardından bu sayfayı çizgilere dik açılarda katlar halinde toplayarak kabaca bir fikir elde edilebilir. Çizgiler, uzun peptit zincirlerini temsil eder ve kıvrımlarla kesiştikleri yerler, yan zincirlerin uzandığı karbon atomlarının konumlarını gösterir. Levha düzlemine dik açılarda giderler.

Şimdi bir araya getirilmiş birkaç benzer sayfayı düşünün; "paketlenmelerinin" yoğunluğu, I gruplarının boyutuna bağlı olacaktır. Hemen hemen tüm ağlar, tabakalar içinde benzer şekilde düzenlenmiş zincirlere sahiptir ve sadece tabakalar arasındaki mesafe bakımından farklılık gösterir: 3,3 ila 15,6 angstrom arasında değişir.

Ağın altındaki iplik, neredeyse düzenli dairesel bir enine kesite sahip uzun, düzenli silindirlerdir. Liflerin inceliğini karşılaştırmanın bir yolu, belirli bir lif uzunluğunun ağırlığını belirtmektir. Bir ağ için, genellikle denye olarak ifade edilir - 9 kilometrelik ipliğin gram cinsinden ağırlığı. Bu ölçü sisteminde ipekböceği ipliği 1 denye, insan saçı ise 40-50 denye ağırlığındadır. Örümcek kozası ipliğinin ağırlığı 0,7 denye, sarkan ip ise daha da az, 0,07 denyedir. Ekvatorda yerkürenin etrafına dolanmış asılı bir ip sadece yaklaşık 340 gram ağırlığındadır.

İpliklerin mukavemeti ve çekme mukavemeti, önem tekstil endüstrisi için. Farklı kalınlıktaki iplikleri karşılaştırmak için, mukavemetleri genellikle çekme mukavemeti cinsinden, yani kopma yükünün denyeye bölünmesiyle ifade edilir. Gerilme mukavemeti bu nedenle denye başına gram olarak ifade edilir. Koza ipliklerinin ortalama kopma mukavemeti 2,2 g/denye, sarkan ipin kopma mukavemeti ise 7,8 g/denye'dir. Kopma anındaki uzama sırasıyla %46 ve %31'e ulaşır.

Asılı ipliğin aksine, koza ipliği nispeten kırılgandır ve bu, amacından kaynaklanmaktadır. Büyük strese dayanması gerekmez, görevi koza yumurtaları için koruyucu bir kabuk oluşturmaktır. Bunu yapmak için örümcek, kıvırcık bir iplikten altı katlı bir iplik örer. Kozanın her bir ipliği altı örümcek ağından oluşur. Bu ağ kabuğu, geliştirilen hacimli ipliği anımsatıyor. son yıllar suni elyaflardan elastik triko üretimi için.

Yapışkan bir ağ tuzağı oluşturan yakalama ağının spiral ipliği çok esnektir. Genleşmesi ve büzülmesi tamamen tersine çevrilebilir ve bu yönüyle kauçuğa benzer.

Sektörün görevlerinden biri yapay malzemeler müşterilere belirli özelliklere sahip malzemeler tedarik etmektir. Örneğin, iç giyim kumaşının ısıyı tutması ve nemi emmesi gerekirken, lastik kordunun çok güçlü bir kumaşa ihtiyacı vardır.

Yapay protein liflerinin gelişimi henüz emekleme aşamasında çünkü henüz karmaşık bir amino asit yapısına sahip uzun zincirler oluşturamıyoruz. Bununla birlikte, bir amino asidi alıp, iyi dokular elde etmek için polialanin veya polialanin ve metil glutamag gibi uzun zincirler halinde polimerize edebilirsiniz. Yinelenen bir dipeptit dizisine sahip yüksek moleküler ağırlıklı polimerler elde etmek de mümkündür, örneğin ... glisin - alanin - glisin - alanin - glisin-alanin ...

İlerideki çalışma Çeşitli türlerörümcek ağları - yapay protein lifleri oluşturmamıza kesinlikle yardımcı olacak yol budur.

Not: İngiliz bilim adamları başka ne hakkında konuşuyor: gelecekte, hem örümcek ipliğinin hem de diğer doğal malzemelerin daha ayrıntılı, moleküler bir çalışmasına dayanarak, bilim adamları günlük yaşamımız için çeşitli ultra yararlı şeyler elde edebilecekler, örneğin , zor görev
özel polimerlerden veya buna benzer bir şeyden yapılmış betonarme ürünler.

Şunları okumak faydalı olabilir: