蜘蛛絲
蜘蛛絲人類于1909年開(kāi)始使用蜘蛛絲,二戰(zhàn)時(shí)它被用作望遠(yuǎn)鏡、槍械瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中光學(xué)裝置的十字絲,但蜘蛛絲蛋白基因的構(gòu)成是從90年代以后開(kāi)始的、結(jié)構(gòu)形態(tài)、對(duì)蜘蛛絲的力學(xué)性能進(jìn)行了深入的研究,為蜘蛛絲的工業(yè)化生產(chǎn)提供了可能。
形成
蜘蛛絲中有許多絲漿它的腹部,尾部有小孔。結(jié)網(wǎng)時(shí),蜘蛛噴出絲漿。絲漿一遇到空氣就凝結(jié)成粘稠的絲,由此形成的網(wǎng),無(wú)論什么飛蟲(chóng),都可以 一旦它來(lái)了,不要逃跑。蜘蛛身上和腳上經(jīng)常會(huì)分泌一層油,粘絲不粘。但一般飛蟲(chóng)都沒(méi)有這層油,所以蜘蛛網(wǎng)能牢牢地粘住飛蟲(chóng)卻粘不住蜘蛛。

特點(diǎn)
與蠶絲相比,蜘蛛絲的理化性能具有明顯的優(yōu)勢(shì)在機(jī)械強(qiáng)度方面,蜘蛛絲纖維與碳纖維高強(qiáng)度合成纖維芳綸相比,強(qiáng)度最高、凱芙拉強(qiáng)度差不多,但韌性明顯優(yōu)于上述纖維。所以蜘蛛絲纖維用于國(guó)防、軍事(防彈衣)建筑等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。天然蜘蛛絲主要來(lái)自織網(wǎng),產(chǎn)量很低,蜘蛛性格相似,所以可以 不能像蠶一樣高密度養(yǎng)殖。因此,從天然蜘蛛身上提取的蜘蛛絲數(shù)量是有限的。隨著現(xiàn)代生物工程的發(fā)展,利用基因工程人工合成蜘蛛絲蛋白是一個(gè)新的突破,很快就有可能成為具有一定規(guī)模的人造蜘蛛絲纖維工廠。
成分
蜘蛛絲的主要化學(xué)成分是甘氨酸(NH-CH-COOH)丙氨酸(NH-CH[CH]COOH)和少量的絲氨酸(NH-CH[CHOH]COOH)和其它氨基酸單體蛋白質(zhì)分子鏈。薄而軟的蜘蛛絲具有極好的彈性和強(qiáng)度的原因是:一方面,蜘蛛絲中存在不規(guī)則的蛋白質(zhì)分子鏈,使蜘蛛絲具有彈性;另一方面,蜘蛛絲中有規(guī)則的蛋白質(zhì)分子鏈,使得蜘蛛絲很結(jié)實(shí)。
基因
長(zhǎng)期以來(lái),科學(xué)家們一直在研究如何大量制造蜘蛛絲。丹麥奧爾胡斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn):蜘蛛制絲蛋白與酸接觸時(shí),相互重疊,連成一條鏈,大大增加了絲的強(qiáng)度。美國(guó)馬薩諸塞州的國(guó)家陸軍生物化學(xué)指揮中心和加拿大魁北克的內(nèi)克沙生物技術(shù)公司(nexia生物技術(shù))將從蜘蛛身上提取的蜘蛛基因植入山羊體內(nèi),使羊奶具有蜘蛛絲蛋白,再將羊奶中的蜘蛛絲蛋白通過(guò)特殊的紡絲程序紡成人造蜘蛛絲,也稱生物鋼(Bio-Steel)用這種方法生產(chǎn)的人造基因蜘蛛絲比鋼的強(qiáng)度高4到5倍,具有絲綢般的柔軟和光澤,可用于制造高級(jí)防彈衣。生物鋼用途廣泛,還可以用來(lái)制造作戰(zhàn)飛機(jī)、坦克、雷達(dá)、衛(wèi)星和其他設(shè)備的保護(hù)罩。
能力
根據(jù)科學(xué)家的研究研究和實(shí)驗(yàn),蜘蛛絲做的繩子比同樣粗細(xì)的不銹鋼條還要結(jié)實(shí)。它可以承受五倍于鋼筋的重量而不被折斷。雖然有些蜘蛛絲細(xì)如發(fā)絲,但你不要低估它的能力和作用!蜘蛛絲很有彈性直徑只有十分之一毫米的蜘蛛絲,可以拉伸兩倍以上才斷裂。另外,蜘蛛絲是由蛋白質(zhì)組成的,只要沒(méi)畫(huà)完就可以畫(huà)。理論上可以同時(shí)喂蜘蛛和抽蜘蛛絲。
結(jié)構(gòu)
首先,讓我們 讓我們看看蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。雖然不同種類的蜘蛛織出的網(wǎng)往往不同,但一般有放射狀的蜘蛛絲和橢圓形的蜘蛛絲。蜘蛛吐絲結(jié)網(wǎng)時(shí),會(huì)先構(gòu)建一個(gè)放射狀的骨架絲線———縱絲。縱向細(xì)絲主要支撐蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu),堅(jiān)固但不粘。骨架完成后,蜘蛛會(huì)接著以逆時(shí)針?lè)较蚓幙椔菪z線,科學(xué)家稱之為橫向絲。仔細(xì)看會(huì)發(fā)現(xiàn)橫線上有水一樣的突起,叫做粘珠,其粘性使蟲(chóng)子很難誤走。蜘蛛的天才之處在于它們能吐出不同種類的絲。一般來(lái)說(shuō),蜘蛛 每個(gè)旋轉(zhuǎn)器都對(duì)應(yīng)著蜘蛛身上不同功能的腺體的身體每個(gè)脾臟可以產(chǎn)生不同的絲線原料,蜘蛛根據(jù)需要吐出不同的原料,從而編織出粘性和非粘性的絲線。蜘蛛在網(wǎng)絡(luò)上活動(dòng)時(shí),會(huì)選擇停留在不粘的縱向線程上,避免被卡住。
功能
大多數(shù)的蜘蛛(它指的是新的蜘蛛亞目)蜘蛛絲至少有六種。不同的蜘蛛絲是由不同的絲腺產(chǎn)生的,然后通過(guò)各自的通道,最后從絲疣中拔出。不同的蜘蛛絲也有不同的物理性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能或構(gòu)建復(fù)雜的蜘蛛網(wǎng)。
大壺狀腺絲
大壺狀腺絲(Large ullate nipple)由壺腹腺分泌,由前絲疣拉出。它的主要作用是隨時(shí)拖動(dòng)蜘蛛(Traction wire)蜘蛛身上的徑向絲的網(wǎng)頁(yè)(radiussilk)及骨架絲(Frame wire)拖絲是蜘蛛的救命繩,防止蜘蛛突然下墜時(shí)直接掉向水面;圓網(wǎng)上的縱絲和骨架絲是起著承受圓網(wǎng)張力的作用,尤其是當(dāng)獵物與網(wǎng)發(fā)生碰撞時(shí)。所以在作用于這些功能時(shí),絲必須能承受較大的拉力,不易斷裂,所以大頸靜脈腺絲的物理性能也是強(qiáng)而硬,但缺點(diǎn)是延展性低。
小壺狀腺絲
小壺狀腺絲(minorullatesilk)由小壺狀腺(Minolan Platland)分泌物,主要作用類似于大頸靜脈腺絲,也是蜘蛛的臨時(shí)輔助腳手架,幫助它們?cè)诮Y(jié)網(wǎng)時(shí)固定身體和定位。
鞭狀腺絲
鞭狀腺絲(Flagella filament)由鞭狀腺(Flagellar gland)分泌物,主要作用于圓網(wǎng)上的螺旋絲(Spiral wire)的軸心。當(dāng)獵物上線時(shí),獵物碰撞的能量主要由放射狀的絲承擔(dān),而粘稠的螺旋狀絲則負(fù)責(zé)纏住獵物,防止獵物逃跑。為了防止蛛網(wǎng)上的獵物輕易逃脫,鞭腺作為橫絲的軸絲,雖然不粘,但延展性極強(qiáng),使絲被拉扯后不易斷裂。這樣,無(wú)論獵物怎么拉,橫線都繼續(xù)纏住獵物。
聚狀腺絲
聚狀腺絲(Polymeric filament)由聚狀腺(Aggregation gland)分泌物,負(fù)責(zé)產(chǎn)生涂在螺旋絲外面的粘液。這些粘液滴會(huì)一球一球地纏繞在鞭狀腺絲的外面,從而達(dá)到螺旋絲的粘度。
葡萄狀腺絲
葡萄狀腺絲(Glandular filament)由葡萄狀腺(Alveolar gland)分泌。當(dāng)蜘蛛抓住獵物時(shí),蜘蛛會(huì)用第四對(duì)腳一次拉出一排排葡萄狀的腺絲,將獵物罩住,這樣獵物就不容易掙扎,也不容易傷到蜘蛛本身。換句話說(shuō),葡萄腺絲就是獵物的尸袋。所以葡萄狀的腺絲韌性很大,就是需要更大的能量才能折斷。另外,有些網(wǎng)絡(luò)蜘蛛會(huì)在網(wǎng)上做隱藏帶(stability)這些隱藏的帶是絲纏繞在網(wǎng)上,一次形成一片“裝飾物”它也是由葡萄狀腺絲構(gòu)成的。
管狀腺絲
管狀腺絲(Tubular filament)由管狀腺(tubular gland)分泌。蜘蛛產(chǎn)卵時(shí),母蜘蛛會(huì)先用蜘蛛絲做一個(gè)卵囊,把卵產(chǎn)在卵囊里保護(hù)卵。管狀腺的主要功能是制造卵囊。為了避免被其他動(dòng)物吃掉,管狀腺絲在所有不同的蜘蛛絲中硬度最高。