
Паучий шелк
Паучий шелк — это удивительное белковое волокно, производимое пауками. Это уникальный материал, который пауки используют для различных целей, включая создание паутины, защиту потомства и даже для охоты. Шелк помогает паукам ловить добычу, удерживать её и передавать тактильные сигналы. Он также служит для защиты от хищников и позволяет паукам парить в воздух. Интересно, что пауки могут изменять толщину и клейкость своего шелка в зависимости от его назначения.
Хотя все пауки производят шелк, не все из них плетут паутину. Шелк также играет важную роль в процессе ухаживания и спаривания. Самки пауков используют его для передачи вибрационных сигналов, которые привлекают самцов, а также для размещения половых феромонов. Наблюдения показывают, что самцы также производят шелк во время ухаживания, хотя эта функция изучена недостаточно.
Характеристики паучьего шелка
Структурные особенности
Паучий шелк имеет сложную иерархическую структуру. На первичном уровне его составляют аминокислоты, в основном глицин и аланин, что делает его блок-сополимером. На вторичном уровне короткие боковые цепи аланина формируют кристаллические домены, а глицин находится в аморфной матрице, состоящей из спиральных и бета-поворотных структур. Это взаимодействие между кристаллическими и аморфными областями придаёт шелку его уникальные свойства.
Кроме того, в состав шелка входят различные соединения, которые улучшают его характеристики. Например, пирролидин помогает сохранить шелк влажным и защищает его от муравьёв, а гидрофосфат калия делает его кислым, что защищает от грибков и бактерий. Эти свойства делают паучий шелк не только прочным, но и устойчивым к внешним воздействиям.
Механические свойства
Каждый вид паука и тип его шелка обладают уникальными механическими свойствами, которые оптимизированы для их биологических функций. Например, шелк драглайн, используемый для создания паутины, демонстрирует исключительное сочетание прочности и растяжимости. Это позволяет ему поглощать значительное количество энергии перед разрывом.
По прочности на разрыв паучий шелк сопоставим со сталью, но при этом он гораздо легче. Например, прочность на разрыв нити драглайн составляет от 450 до 2000 МПа, что сопоставимо с прочностью высококачественной легированной стали. Однако, несмотря на свою прочность, паучий шелк гораздо менее плотный, что делает его идеальным для различных применений.
Плотность и пластичность
Плотность паучьего шелка составляет около 1,3 г/см³, что делает его в шесть раз легче стали. Это означает, что нить, достаточно длинная, чтобы обернуть Землю, будет весить всего около 2 килограммов. Пластичность паучьего шелка также впечатляет: некоторые виды способны растягиваться в пять раз по сравнению с их первоначальной длиной, не разрываясь.
Применение паучьего шелка
Пауки производят до семи различных типов шелка для различных