Kun seuraavan kerran näet hämähäkinverkon metsässä, ajattele: se on niin vahva, että yksi tällainen niin paksu lanka kuin aikuinen kestää jetlinerin! Tutkijat taistelivat pitkään tämän arvoituksen ratkaisemiseksi ja paljastivat lopulta salaisuuden: kävi ilmi, että kyse oli hämähäkin ansojen verkoston ainutlaatuisesta rakenteesta.
Saadakseen selville, miksi hämähäkinverkot ovat viisi kertaa vahvempia kuin teräs, tutkijat tutkivat säikeitä, joita myrkyllinen hämähäkki Loxosceles reclusa tuottaa luodakseen ansoja verkkoihin ja astioihin munille. Kun tämä hämähäkki puree uskomattoman pitkillä jaloilla, henkilölle kehittyy loksosellismi - tulehdus ja sitten gangreeniruput kuolevasta kudoksesta puremisen kohdalla. Tutkijat tutkivat hämähäkinverkkoa huolellisesti atomimikroskoopilla ja löysivät yhden yllättävän tosiasian. Se, mitä paljaalla silmällä tarvitaan yhdelle ohuimmalle langalle (joka on noin 1000 kertaa ohuempi kuin hiukset), on itse asiassa tiheä "köysi", joka on kudottu sadoista nanokuiduista. Yhden tällaisen kuidun halkaisija on 20 ppm millimetriä. Kuten nykyaikaiset kaapelit,kukin rainan säie koostuu yhdensuuntaisista nanorakenteista, joiden pituus on vähintään 1 mikroni.
Ei kovin pitkä kuitu, vai mitä? Se saattaa tuntua ensi silmäyksellä. Jos kuitenkin tarkastelemme rakennetta mikrotasolla, käy ilmi, että tällaisen kuidun pituus voi ylittää sen leveyden noin 50 kertaa - ja tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että ne voivat venyttää vielä enemmän.
Nanokuidut luonnossa: voiman salaisuus
Ajatus siitä, että verkko koostuu nanokuiduista, ei ole uusi, ja siitä on keskusteltu monta kertaa tiedeyhteisössä. Tähän asti tutkijat eivät ole kuitenkaan kyenneet esittämään todisteita siitä, että nanoskooppiset filamentit muodostavat koko rainan eikä sen yksittäisiä osia. Tässä tapauksessa Loxosceles reclusa -verkon ainutlaatuisista ominaisuuksista on tullut tutkijoiden "salainen ase". Jos useimmat hämähäkit pyörivät lieriömäisiä lankoja, näiden verkko on itse asiassa tasainen, kuten nauha - tämä helpotti tutkimista voimakkaalla mikroskoopilla.
Uusi löytö perustuu vielä aikaisempaan työhön, jonka tiimi julkaisi vuosi sitten. Sitten tutkijat huomasivat, että L. reclusa (heitä kutsutaan myös "ruskeaksi hämähäkeiksi") vahvistaa litteitä lankoja erityisellä kudontatekniikalla. Kuten elävä ompelukone, hämähäkki kutoo noin 20 mikrosilmukkaa radan jokaiseen millimetriin. Nämä ompeleet vahvistavat tahmeaa ansaverkkoa ja antavat sille uskomatonta voimaa. Tutkijoiden mukaan vaikka lankojen muoto ja muiden hämähäkkien kudontatekniikat olisivat erilaiset, uusi löytö voisi olla lähtökohta muiden lajien tuottamien luonnonkuitujen tutkimiselle.
Mainosvideo:
Johtopäätös
Ihmiskunnalle tämä tieto on äärimmäisen tärkeää - kun tiedämme, miten luonto luo erittäin vahvoja ja erittäin kevyitä säikeitä, voimme itse luoda heidän synteettiset vastineensa. Keinotekoiset hämähäkinverkot olisivat hyödyllisiä kaikkialla sotilas- ja lääketeollisuudesta tavallisiin tekstiileihin. Kuitenkin nyt on äärimmäisen vaikeaa luoda tällaista kuitua teollisessa mittakaavassa, eikä kukaan ole onnistunut siinä (vaikka tällaisia yrityksiä oli pari vuotta sitten). Tutkijat toivovat, että lisätutkimukset auttavat ennemmin tai myöhemmin yhden maailman monimutkaisimmista ja epätavallisimmista materiaaleista palvelemaan ihmiskuntaa.
Vasily Makarov