Szukaj
Polub nas!
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Niezwykła

pajęcza sieć

Mimo grubości mniejszej od ludzkiego włosa, jest tak elastyczna, że może zwiększyć swoją długość o 40% bez rozerwania się, i zdecydowanie bardziej wytrzymała od stali, a przy tym nie rozpuszcza się w wodzie. Mowa o jednym z największych cudów natury – pajęczej nici. Pająki produkują jej jednak za mało, by można ją wykorzystywać komercyjnie. Wygląda na to, że na dobrej drodze do rozwiązania tego problemu znaleźli się naukowcy z Uniwersytetu Wyoming...

Wydzielina na całe życie

Nić pajęcza to nić przędna pająków, a utworzone z niej sieci łowne to pajęczyna. Nici przędne powstają w efekcie zakrzepnięcia na powietrzu ciekłej wydzieliny licznie występujących u pająków i połączonych w wyspecjalizowane grupy gruczołów przędnych zwanych kądziołkami przędnymi. Znajdują się one na końcu odwłoka owada. Połączone są w funkcjonalne grupy wytwarzające nici przędne o różnym składzie i przeznaczeniu. Jedne służą do budowy sieci łownych i linek alarmowych, sygnalizujących, że w pajęczynie ugrzązł owad (kiedy lecący owad uderzy w taką linkę, powstają drgania i wychwytujący je pająk pędzi w stronę ofiary, po czym zaplątuje ją w kokon), drugie – nici asekuracyjnych (po utracie oparcia dla swych nóg zawisa na nitce niczym alpinista na linie, i szybko winduje się po niej w górę, w miejsce bezpieczne; podobnie ratuje się, gdy pojawia się jakiś wróg) i lokomocyjnych (tzw. babie lato), jeszcze inne – do budowy kokonów i gniazd. Każda rodzina pająków wykorzystuje gruczoły przędne oraz konstruuje sieci łowne w inny, charakterystyczny tylko dla siebie sposób.

Nitka pajęczyny zaczyna wydobywać się u pająka, jak tylko opuści on kokon i od tego momentu towarzyszy mu przez całe jego życie. Ciągnie ją za sobą, biegnąc po ziemi i wspinając się po gałązkach. Sieci łowne snują głównie samice. Samce robią to przed osiągnięciem dojrzałości płciowej. Potem poświęcają się wyłącznie rozmnażaniu. Mówi się, że nitki pajęczyny są dla pająka równocześnie uszami, oczami, palcami i głosem. Gdyby pająk utracił zdolność snucia nitki pajęczej, musiałby zginąć.

Niezwykłą sieć pajęczą odkryto niedawno na Madagaskarze. Stworzył ją nieznany wcześniej gatunek pająka, Caerostris darwini. Stwierdzono, że jej nici są najmocniejszym odkrytym dotąd materiałem biologicznym, mocniejszym od kewlaru, z którego wykonuje się kamizelki kuloodporne. Co więcej, to największa na świecie pajęcza sieć, jaką zobaczył człowiek. Jej długość wynosi ponad 75 stóp, czyli tyle, ile suma długości dwóch autobusów. To zadziwiające, zważywszy na fakt, że Caerostris darwini nie jest dużym pająkiem – jego długość nie przekracza cala. Mimo ogromnych gabarytów, sieci tego typu używane są wyłącznie do chwytania owadów, przy czym w tym przypadku są to głównie owady wodne, np. ważki. Stąd lokalizacja takich sieci nad lustrami jezior lub rzek.
Elastyczna, lekka i bardzo wytrzymała

Nić pajęcza ma niezwykłe właściwości: jest elastyczna i bardzo lekka, nie rozpuszcza się w wodzie, jest kilkadziesiąt razy cieńsza od ludzkiego włosa (bywa cieńsza niż 30/1000 mm) i ma bardzo dobre własności mechaniczne. Może zwiększyć swoją długość o 40% bez rozerwania się. Tę ogromną ciągliwość może przewyższyć jedynie włókno kwarcowe. Poza tym charakteryzuje się dużą wytrzymałością – jest ona dwukrotnie wyższa niż wytrzymałość stali o tym samym przekroju i około pięciokrotnie wyższa w przeliczeniu na gęstość. Cechę tę zawdzięcza niezwykłej strukturze, którą tworzy złożony związek protein. Zdumiewające jest to, że w budowie sieci pajęczej nie można stwierdzić żadnej nierówności, nawet przy powiększeniu 35 tys. razy. Praktycznie nie ma technicznej możliwości wyprodukowania porównywalnego materiału z tworzywa sztucznego.

Z tego powodu naukowcy interesują się nicią pajęczą od dawna. Tak niezwykły twór można by wykorzystywać w najróżniejszych dziedzinach. Można by z niego robić nici chirurgiczne i szwy do operacji oczu (całkowicie kompatybilne z organizmem, więc nie dochodziłoby od odrzutu), trwalsze od dotychczasowych implanty i sztuczne ścięgna, protezy medyczne, zastępować nimi niektóre rodzaje twardych plastików, których produkcja wymaga ogromnych nakładów energetycznych. Mówi się także o tworzeniu z nich kuloodpornej skóry, będącej w stanie zatrzymywać pociski, która mogłaby posłużyć do produkcji lekkich i wytrzymałych kamizelek kuloodpornych. Jeśli chodzi o zastosowania bardziej powszechne, to nici pajęcze można by wykorzystywac w linkach do spadochronów czy wędkarskich żyłkach.

Genetycznie modyfikowane jedwabniki

Problem polega na tym, że pająki produkują za mało nici, by można ją wykorzystywać komercyjnie. Np. tkaninę o długości trzech metrów (jest ona wystawiona i opisana w Muzeum Historii Naturalnej w Nowym Jorku) tworzyło na Madagaskarze z nici pajęczej, wyprodukowanej przez ponad milion pająków, 80 osób przez 8 lat. Proces jest bardzo czasochłonny, bowiem nić pajeczą trzeba nawijać na specjalne rolki przez 15 minut, po czym robić dwudobową przerwę i wszystko zaczynać od nowa. Poza tym w warunkach laboratoryjnych każdego pająka należałoby umieścić w osobnej klatce, by nie zjadał swego współlokatora.

Wygląda jednak na to, że na dobrej drodze do rozwiązania problemu znaleźli się naukowcy z Uniwersytetu Wyoming, którzy wpadli na pomysł, by do produkcji pajęczyny na przemysłową skalę zatrudnić... jedwabniki, które są łatwiejsze w hodowli niż pająki i produkują zdecydowanie więcej jedwabiu niż pająki pajęczyny. Stało się to możliwe dzięki odczytowi genów kodujących białka, z których składa się pajęczyna (duży w tym udział miała pochodząca z Polski dr genetyki Dagmara Motriuk-Smith, której praca była swego czasu opisana w prestiżowym magazynie Science). Mając do dyspozycji taką wiedzę prof. Don Jarvis i jego współpracownicy przeszczepili jedwabnikom stosowne geny pająków. W rezultacie te zaczęły wytwarzać nitki jedwabiu o właściwościach zbliżonych do właściwości nici pajęczych.

To przełomowe osiągnięcie. Tworzone przez transgeniczne jedwabniki włókna są hybrydami zawierającymi białko nici pajęczej, przez co są one tak silne jak pajęczyna – mówi prof. Jarvis.

Dodatkową korzyścią nowatorskiej metody jest możliwość manipulowania genami tak, by otrzymywać włókno silne, chociaż mało elastyczne lub mniej wytrzymałe, ale za to bardziej rozciągliwe. Takie próby są już w laboratorium prowadzone z dużym sukcesem.

Dorota Feluś

(Fot.: Wikimedia Commons)