Tīmekļa noslēpumi. Kāda ir tīklu nozīme zirnekļu dzīvē? Kā zirnekļi izmanto tīklus?

Ikviens var viegli notīrīt zirnekļu tīklus, kas karājas starp koka zariem vai zem griestiem istabas tālākajā stūrī. Bet tikai daži cilvēki zina, ka, ja tīkla diametrs būtu 1 mm, tas varētu izturēt slodzi, kas sver aptuveni 200 kg. Tāda paša diametra tērauda stieple var izturēt ievērojami mazāk: 30–100 kg, atkarībā no tērauda veida. Kāpēc tīmeklim ir tik izcilas īpašības?

Daži zirnekļi griež līdz pat septiņu veidu pavedieniem, no kuriem katram ir savs mērķis. Diegus var izmantot ne tikai medījuma ķeršanai, bet arī kokonu būvēšanai un izpletņlēkšanai (paceļoties vējā, zirnekļi var izbēgt no pēkšņiem draudiem, un jauni zirnekļi tādā veidā izplatās uz jaunām teritorijām). Katru auduma veidu ražo īpaši dziedzeri.

Medījuma ķeršanai izmantotais tīkls sastāv no vairāku veidu pavedieniem (1. att.): rāmis, radiāls, ķērējs un palīgs. Vislielākā zinātnieku interese ir rāmja vītne: tai ir gan augsta izturība, gan augsta elastība - tieši šī īpašību kombinācija ir unikāla. Zirnekļa rāmja vītnes maksimālā stiepes izturība Araneus diadematus ir 1,1–2,7. Salīdzinājumam: tērauda stiepes izturība ir 0,4–1,5 GPa, bet cilvēka matu stiepes izturība ir 0,25 GPa. Tajā pašā laikā rāmja vītne var izstiepties par 30–35%, un lielākā daļa metālu var izturēt deformāciju ne vairāk kā 10–20%.

Iedomāsimies lidojošu kukaini, kas ietriecas izstieptā tīklā. Šajā gadījumā tīkla pavedienam ir jāizstiepjas tā, lai lidojošā kukaiņa kinētiskā enerģija pārvērstos siltumā. Ja tīkls saņemto enerģiju uzkrātu elastīgās deformācijas enerģijas veidā, tad kukainis atlēktu no tīkla kā no batuta. Svarīga tīkla īpašība ir tā, ka straujas stiepšanās un sekojošas saraušanās laikā tas izdala ļoti lielu siltuma daudzumu: uz tilpuma vienību izdalītā enerģija ir lielāka par 150 MJ/m 3 (tērauds izdala 6 MJ/m 3). Tas ļauj tīmeklim efektīvi izkliedēt trieciena enerģiju un neizstiepties pārāk daudz, kad tajā tiek noķerts upuris. Zirnekļa tīkls vai polimēri ar līdzīgām īpašībām varētu būt ideāli materiāli vieglām bruņuvestēm.

Tautas medicīnā ir tāda recepte: lai apturētu asiņošanu, brūcei vai nobrāzumam var uzlikt zirnekļtīklu, rūpīgi attīrot to no kukaiņiem un tajā iestrēgušiem maziem zariņiem. Izrādās, ka zirnekļa tīkliem ir hemostatiska iedarbība un tie paātrina bojātas ādas sadzīšanu. Ķirurgi un transplantologi to varētu izmantot kā materiālu šūšanai, implantu nostiprināšanai un pat kā mākslīgo orgānu sagatavi. Izmantojot zirnekļu tīklus, var ievērojami uzlabot daudzu pašlaik medicīnā izmantoto materiālu mehāniskās īpašības.

Tātad, zirnekļa tīkls ir neparasts un ļoti daudzsološs materiāls. Kādi molekulārie mehānismi ir atbildīgi par tā izcilajām īpašībām?

Mēs esam pieraduši pie tā, ka molekulas ir ārkārtīgi mazi objekti. Tomēr tas ne vienmēr notiek: ap mums ir plaši izplatīti polimēri, kuriem ir garas molekulas, kas sastāv no identiskām vai līdzīgām vienībām. Ikviens zina, ka dzīva organisma ģenētiskā informācija tiek ierakstīta garās DNS molekulās. Ikviens rokās turēja plastmasas maisiņus, kas sastāvēja no garām savītām polietilēna molekulām. Polimēru molekulas var sasniegt milzīgus izmērus.

Piemēram, vienas cilvēka DNS molekulas masa ir aptuveni 1,9·10 12 amu. (tomēr tas ir aptuveni simts miljardu reižu vairāk nekā ūdens molekulas masa), katras molekulas garums ir vairāki centimetri, un visu cilvēka DNS molekulu kopējais garums sasniedz 10 11 km.

Vissvarīgākā dabisko polimēru klase ir proteīni; tie sastāv no vienībām, ko sauc par aminoskābēm. Dažādas olbaltumvielas dzīvajos organismos pilda ārkārtīgi dažādas funkcijas: kontrolē ķīmiskās reakcijas, tiek izmantotas kā būvmateriāli, aizsardzībai utt.

Tīkla sastatņu pavediens sastāv no diviem proteīniem, kurus sauc par spidroīniem 1 un 2 (no angļu valodas zirneklis- zirneklis). Spidroīni ir garas molekulas, kuru masa svārstās no 120 000 līdz 720 000 amu. Spidroīnu aminoskābju secības dažādiem zirnekļiem var atšķirties, taču visiem spidroīniem ir kopīgas iezīmes. Ja jūs garīgi izstiepjat garu spidroīna molekulu taisnā līnijā un aplūkojat aminoskābju secību, izrādās, ka tā sastāv no atkārtotām sekcijām, kas ir līdzīgas viena otrai (2. att.). Molekulā mijas divu veidu apgabali: relatīvi hidrofīli (tie, kas ir enerģētiski labvēlīgi saskarei ar ūdens molekulām) un relatīvi hidrofobi (tie, kas izvairās no saskares ar ūdeni). Katras molekulas galos ir divi neatkārtojami hidrofili reģioni, un hidrofobie apgabali sastāv no daudziem aminoskābes, ko sauc par alanīnu, atkārtojumiem.

Garu molekulu (piemēram, olbaltumvielas, DNS, sintētisku polimēru) var uzskatīt par saburzītu, samezglotu virvi. Izstiept to nav grūti, jo molekulas iekšpusē esošās cilpas var iztaisnot, prasot salīdzinoši maz piepūles. Daži polimēri (piemēram, gumija) var izstiepties līdz 500% no to sākotnējā garuma. Tātad zirnekļu tīklu (materiāls, kas sastāv no garām molekulām) spēja deformēties vairāk nekā metāli nav pārsteidzoši.

Kur rodas tīmekļa spēks?

Lai to saprastu, ir svarīgi sekot līdzi pavedienu veidošanas procesam. Zirnekļa dziedzera iekšpusē spidroīni uzkrājas koncentrēta šķīduma veidā. Kad kvēldiegs veidojas, šis šķīdums iziet no dziedzera caur šauru kanālu, tas palīdz izstiepties molekulām un orientēt tās stiepes virzienā, un atbilstošās ķīmiskās izmaiņas liek molekulām salipt kopā. Molekulu fragmenti, kas sastāv no alanīniem, savienojas kopā un veido sakārtotu struktūru, līdzīgu kristālam (3. att.). Šādas struktūras iekšpusē fragmenti ir novietoti paralēli viens otram un savienoti viens ar otru ar ūdeņraža saitēm. Tieši šīs zonas, kas ir savstarpēji savienotas, nodrošina šķiedras izturību. Šādu blīvi iesaiņotu molekulu reģionu tipiskais izmērs ir vairāki nanometri. Ap tiem esošās hidrofīlās zonas izrādās nejauši saritinātas, līdzīgi saburzītām virvēm; tās var iztaisnot un tādējādi nodrošināt auduma stiepšanu.

Daudzi kompozītmateriāli, piemēram, pastiprināta plastmasa, ir konstruēti pēc tāda paša principa kā sastatņu vītne: salīdzinoši mīkstā un elastīgā matricā, kas pieļauj deformāciju, ir mazi cieti laukumi, kas padara materiālu stipru. Lai gan materiālu zinātnieki jau ilgu laiku ir strādājuši ar līdzīgām sistēmām, cilvēka radītie kompozītmateriāli savās īpašībās tikai sāk tuvoties zirnekļu tīkliem.

Interesanti, ka, kad tīkls kļūst slapjš, tas ļoti saraujas (šo parādību sauc par superkontrakciju). Tas notiek tāpēc, ka ūdens molekulas iekļūst šķiedrās un padara nesakārtotos hidrofilos reģionus mobilākus. Ja tīmeklis ir izstiepies un noslīdējis kukaiņu dēļ, tad mitrā vai lietainā dienā tas saraujas un tajā pašā laikā atjauno formu.

Atzīmēsim arī interesantu pavediena veidošanās iezīmi. Zirneklis sava svara ietekmē izstiepj tīklu, bet iegūtais tīkls (vītnes diametrs aptuveni 1–10 μm) parasti var izturēt masu, kas sešas reizes pārsniedz paša zirnekļa masu. Ja jūs palielināt zirnekļa svaru, rotējot to centrifūgā, tas sāk izdalīt biezāku un izturīgāku, bet mazāk stingru tīklu.

Runājot par zirnekļu tīklu izmantošanu, rodas jautājums, kā to iegūt rūpnieciskos daudzumos. Pasaulē ir instalācijas zirnekļu “slaukšanai”, kas izvelk diegu un uztin tos uz speciālām spolēm. Tomēr šī metode ir neefektīva: lai uzkrātu 500 g tīkla, nepieciešami 27 tūkstoši vidēja izmēra zirnekļu. Un šeit pētniekiem palīdz bioinženierijas. Mūsdienu tehnoloģijas dod iespēju dažādos dzīvos organismos, piemēram, baktērijās vai raugā, ievadīt gēnus, kas kodē zirnekļa tīkla proteīnus. Šie ģenētiski modificētie organismi kļūst par mākslīgo tīklu avotiem. Proteīnus, kas ražoti gēnu inženierijas ceļā, sauc par rekombinantiem. Ņemiet vērā, ka parasti rekombinantie spidroīni ir daudz mazāki nekā dabiskie, bet molekulas struktūra (mainīgi hidrofilie un hidrofobie reģioni) paliek nemainīga.

Pastāv pārliecība, ka mākslīgais tīkls pēc īpašībām neatstās zemāks par dabīgo un atradīs savu praktisko pielietojumu kā izturīgu un videi draudzīgu materiālu. Krievijā vairākas zinātniskās grupas no dažādiem institūtiem kopīgi pēta tīmekļa īpašības. Rekombinantā zirnekļa tīkla ražošana tiek veikta Valsts ģenētikas un rūpniecisko mikroorganismu selekcijas institūtā, proteīnu fizikālās un ķīmiskās īpašības tiek pētītas Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes Bioinženierijas katedrā. M.V.Lomonosova, produkti no zirnekļa tīkla proteīniem tiek veidoti Krievijas Zinātņu akadēmijas Bioorganiskās ķīmijas institūtā, un to medicīniskais pielietojums tiek pētīts Transplantoloģijas un mākslīgo orgānu institūtā.

Lielākajai daļai cilvēku zirnekļi nepatīk vai pat baidās no tiem. Viņi neizturas labāk pret zirnekļu tīkliem — tas ir efektīvs lamatas, ar kuru zirnekļi ķer savus upurus. Tikmēr tīmeklis ir viens no perfektākajiem dabas darinājumiem, kas izceļas ar vairākām pārsteidzošām īpašībām.

Sākotnēji tīmeklis tiek uzglabāts šķidrā veidā

Zirnekļa iekšpusē tīkls tiek uzglabāts šķidrā veidā un ir proteīns ar augstu glicīna, serīna un alanīna saturu. Kad šķidrums tiek izlaists caur vērpšanas caurulēm, tas uzreiz sacietē un pārvēršas tīklā.

Ne visi tīkli ir lipīgi

Tīkla radiālie pavedieni, pa kuriem zirneklis parasti pārvietojas savā slazdā, nesatur adhezīvu vielu. Uztveramie pavedieni - plānāki un vieglāki - ir sakārtoti gredzenos un pārklāti ar sīkām lipīgās vielas pilieniņām. Tieši viņiem pielīp zirnekļa neuzmanīgie upuri.

Bet pat tad, ja kāda iemesla dēļ zirneklis ir spiests pārslēgties no radiālā pavediena uz gredzenveida, tas joprojām nepielīp: tas viss attiecas uz matiņiem, kas pārklāj posmkāju kājas. Kad zirneklis ar ķepu uzkāpj uz diega, matiņi savāc visus lipīgos pilienus. Pēc tam, kad zirneklis paceļ kāju, pilieni no matiņiem atkal plūst uz tīkla pavedienu.

Tīkla stiprumu ietekmē gaisma, temperatūra un mitrums

Līme, kas satur auduma pavedienus kopā, maina savu lipīgumu atkarībā no laika apstākļiem. Konstatēts, ka auduma turēšana sausā un karstā vietā samazina tā izturību. Tieša saules gaisma vēl vairāk vājinās savienojumus starp pavedieniem un padarīs tīklu vēl mazāk izturīgu.

Zirnekļi izmanto tīklus ne tikai laupījuma ķeršanai.

Zirnekļi izmanto tīklus ne tikai izcilu slazdu izgatavošanai. Piemēram, dažas sugas izmanto tīklus pārošanās spēlēm - mātītes atstāj garu pavedienu, pa kuru garāmejošs tēviņš var sasniegt vēlamo mērķi.

Zirnekļi bieži auž tīklus ap savām urām. Citi izmanto pavedienus kā virves, lai kāpt lejā. Ja zirneklis dzīvo augstumā, tas var izstiept vairākus drošības pavedienus zem sava pajumtes, lai, nokrītot, varētu pieķerties tiem.

Oriģinālu veidu, kā izmantot tīklus, atrada daži Amazones lietus mežos dzīvojošo lodes aušanas zirnekļu dzimtas pārstāvji. Viņi auž vairākus zarus ar diegu tā, lai tie izskatās pēc kukaiņa. Tad, pārvietojis noteiktu attālumu, zirneklis velk pavedienus, liekot manekenam kustēties, imitējot kukaiņa kustības. Šī metode palīdz zirnekļiem novērst plēsēju uzmanību un, kamēr ienaidnieks pēta manekenu, posmkājiem ir iespēja aizbēgt.

Dažas zirnekļu sugas atstāj elektrisko lādiņu savos tīklos

Patiess pārsteigums bija ziņa, ka Uloborus Plumipes sugas zirnekļi, aužot savus īpaši plānos tīklus, papildus berzē to ar kājām, kas slazdam piešķir elektrisko lādiņu. Kad blakus tīklam parādās kukainis ar elektrostatisko lādiņu, slazds tam momentā pievelkas ar ātrumu aptuveni 2 m/s.

Daži tīkli ir pārsteidzoši gari

Darvānas zirnekļu mātīšu tīkls var nobiedēt pat drosmīgāko cilvēku: tā medību platība var sasniegt 28 000 cm², un dažu pavedienu garums ir līdz 28 metriem!

Tajā pašā laikā šādu audumu stiprinājuma diegi ir ļoti izturīgi: piemēram, tie ir 10 reizes stiprāki par kevlaru, materiālu, ko izmanto kā pastiprinošu sastāvdaļu bruņuvestēs.

Daži zirnekļi var griezt tīklus pat zem ūdens

Mēs runājam par sudraba zirnekli, kas ilgu laiku var palikt zem ūdens. Iegremdējot ūdenī, starp vēdera matiņiem tiek iesprostoti gaisa burbuļi, kurus zirneklis izmanto, lai elpotu zem ūdens.

Zirnekļi pieder pie vecākajiem Zemes iemītniekiem: pirmo zirnekļveidīgo pēdas tika atrastas 340–450 miljonus gadu vecos iežos. Zirnekļi ir aptuveni 200–300 miljonus gadu vecāki par dinozauriem un vairāk nekā 400 miljonus gadu vecāki par pirmajiem zīdītājiem. Dabai ir bijis pietiekami daudz laika, lai ne tikai palielinātu zirnekļu sugu skaitu (zināmi aptuveni 60 tūkstoši), bet arī aprīkotu daudzus no šiem astoņkājainajiem plēsējiem ar pārsteidzošu medību līdzekli - tīklu. Tīkla raksts var atšķirties ne tikai dažādām sugām, bet arī vienam zirneklim noteiktu ķīmisku vielu, piemēram, sprāgstvielu vai narkotisko vielu, klātbūtnē. Zirnekļi pat tika palaisti kosmosā, lai izpētītu mikrogravitācijas ietekmi uz tīmekļa modeli. Tomēr viela, kas veido tīmekli, slēpa visvairāk noslēpumu.

Tīmeklis, tāpat kā mūsu mati, dzīvnieku kažokādas un zīdtārpiņu pavedieni, galvenokārt sastāv no olbaltumvielām. Bet katrā zirnekļa pavedienā esošās polipeptīdu ķēdes savijas tik neparasti, ka ieguvušas gandrīz rekordspēku. Viens zirnekļa radītais pavediens ir tikpat stiprs kā vienāda diametra tērauda stieple. No tīkla austa virve, tikai aptuveni zīmuļa biezumā, varēja noturēt vietā buldozeru, tanku un pat tik jaudīgu airbusu kā Boeing 747. Bet tērauda blīvums ir sešas reizes lielāks nekā zirnekļa tīklu blīvums.

Ir zināms, cik liela ir zīda pavedienu izturība. Klasisks piemērs ir novērojums, ko Arizonas ārsts veica tālajā 1881. gadā. Šī ārsta priekšā notika apšaude, kurā viens no šāvējiem tika nogalināts. Divas lodes trāpīja krūtīs un izgāja cauri. Tajā pašā laikā no katras brūces aizmugures izlīda zīda kabatlakatiņa gabali. Lodes izgāja cauri apģērbam, muskuļiem un kauliem, taču nespēja saplēst zīdu, kas viņiem bija ceļā.

Kāpēc tehnikā tiek izmantotas tērauda konstrukcijas, nevis vieglākas un elastīgākas - no zirnekļa tīkliem līdzīga materiāla? Kāpēc zīda izpletņus neaizstāj ar tādu pašu materiālu? Atbilde ir vienkārša: mēģiniet izgatavot tādu materiālu, kādu zirnekļi viegli ražo katru dienu - tas nedarbosies!

Zinātnieki no visas pasaules jau sen ir pētījuši astoņkājainu audēju tīkla ķīmisko sastāvu, un šodien tā struktūras aina ir atklāta vairāk vai mazāk pilnībā. Tīkla pavedienam ir proteīna, ko sauc par fibroīnu, iekšējais kodols, un ap šo kodolu ir koncentriski glikoproteīna nanošķiedru slāņi. Fibroīns veido aptuveni 2/3 no auduma masas (kā arī, starp citu, dabiskā zīda šķiedra). Tas ir viskozs, sīrupains šķidrums, kas polimerizējas un sacietē gaisā.

Glikoproteīna šķiedras, kuru diametrs var būt tikai daži nanometri, var atrasties paralēli fibroīna pavediena asij vai veidot spirāles ap pavedienu. Glikoproteīni - kompleksi proteīni, kas satur ogļhidrātus un kuru molekulmasa ir no 15 000 līdz 1 000 000 amu - atrodas ne tikai zirnekļos, bet arī visos dzīvnieku, augu un mikroorganismu audos (daži proteīni asins plazmā, muskuļu audos, šūnu membrānās utt. .).

Tīkla veidošanās laikā glikoproteīna šķiedras tiek savienotas viena ar otru, pateicoties ūdeņraža saitēm, kā arī saitēm starp CO un NH grupām, un ievērojama saišu daļa veidojas zirnekļveidīgo arahnoīdajos dziedzeros. Glikoproteīna molekulas var veidot šķidros kristālus ar stieņveida fragmentiem, kas sakrājas paralēli viens otram, piešķirot struktūrai cietas vielas izturību, vienlaikus saglabājot spēju plūst kā šķidrumam.

Galvenās tīkla sastāvdaļas ir vienkāršākās aminoskābes: glicīns H 2 NCH 2 COOH un alanīns CH 3 CHNH 2 COOH. Tīkls satur arī neorganiskas vielas - kālija hidrogēnfosfātu un kālija nitrātu. To funkcijas ir samazinātas līdz tīkla aizsardzībai no sēnītēm un baktērijām un, iespējams, apstākļu radīšanai paša pavediena veidošanās dziedzeros.

Tīmekļa atšķirīgā iezīme ir tā videi draudzīgums. Tas sastāv no vielām, kuras viegli uzsūcas dabiskajā vidē un nekaitē šai videi. Šajā sakarā tīmeklim nav cilvēku roku radītu analogu.

Zirneklis var radīt līdz pat septiņiem dažādas struktūras un īpašību pavedieniem: vienus “tīklu ķeršanai”, citus savai kustībai, citus signalizācijai utt. Gandrīz visi šie pavedieni varētu atrast plašu pielietojumu rūpniecībā un ikdienā, ja būtu iespējams izveidot to plaši izplatītu ražošanu. Tomēr diez vai ir iespējams “pieradināt” zirnekļus, piemēram, zīdtārpiņus, vai organizēt unikālas zirnekļu fermas: zirnekļu agresīvie ieradumi un viņu rakstura individuālās audzēšanas iezīmes, visticamāk, neļaus to izdarīt. Un, lai izgatavotu tikai 1 m auduma, ir nepieciešams vairāk nekā 400 zirnekļu “darbs”.

Vai ir iespējams reproducēt ķīmiskos procesus, kas notiek zirnekļu ķermenī, un kopēt dabisko materiālu? Zinātnieki un inženieri jau sen ir izstrādājuši Kevlar - aramīda šķiedras tehnoloģiju:

ražots rūpnieciskā mērogā un tuvojas zirnekļu tīklu īpašībām. Kevlara šķiedras ir piecas reizes vājākas par zirnekļu tīkliem, taču tik un tā ir tik stipras, ka no tām izgatavo vieglas ložu necaurlaidīgas vestes, cietās cepures, cimdus, virves utt. Bet kevlaru ražo karstos sērskābes šķīdumos, savukārt zirnekļiem nepieciešama regulāra temperatūra. Ķīmiķi vēl nezina, kā tuvoties šādiem apstākļiem.

Tomēr bioķīmiķi ir nonākuši tuvāk materiālu zinātnes problēmas risināšanai. Vispirms tika identificēti un atšifrēti zirnekļa gēni, programmējot vienas vai otras struktūras pavedienu veidošanos. Mūsdienās tas attiecas uz 14 zirnekļu sugām. Tad amerikāņu speciālisti no vairākiem pētniecības centriem (katra grupa neatkarīgi) ievadīja šos gēnus baktērijās, mēģinot iegūt nepieciešamās olbaltumvielas šķīdumā.

Kanādas biotehnoloģiju uzņēmuma Nexia zinātnieki šādus gēnus ieviesa pelēm, pēc tam pārgāja uz kazām, un kazas sāka ražot pienu ar to pašu proteīnu, kas veido tīkla pavedienu. 1999. gada vasarā divi Āfrikas pigmeju buki, Pīters un Vebsters, tika ģenētiski ieprogrammēti ražot kazas, kuru pienā bija šis proteīns. Šī šķirne ir laba, jo pēcnācēji kļūst pieauguši trīs mēnešu vecumā. Uzņēmums vēl klusē par diegu izgatavošanu no piena, taču jau ir reģistrējis jaunā radītā materiāla nosaukumu - “BioSteel”. Raksts par “biotērauda” īpašībām publicēts žurnālā “Science” (“Science”, 2002, 295. sēj., 427. lpp.).

Vācu speciālisti no Gaterslēbenas izvēlējās citu ceļu: viņi ieviesa zirnekļiem līdzīgus gēnus augos - kartupeļos un tabakā. Viņiem izdevās iegūt līdz 2% šķīstošo olbaltumvielu kartupeļu bumbuļos un tabakas lapās, kas galvenokārt sastāvēja no spidroīna (galvenais zirnekļu fibroīns). Paredzams, ka tad, kad saražotā spidroīna daudzums kļūs ievērojams, tas vispirms tiks izmantots medicīnisko pārsēju izgatavošanai.

Piens, kas iegūts no ģenētiski modificētām kazām, pēc garšas nav atšķirams no dabīgā piena. Ģenētiski modificēti kartupeļi ir līdzīgi parastajiem: principā tos var arī vārīt un cept.

Raksts konkursam “bio/mol/text”: Tīmeklis ir viens no dabas pārsteidzošajiem tehnoloģiskajiem atklājumiem. Rakstā ir runāts par iespējām izmantot zirnekļu tīklus medicīnisko pārsēju izgatavošanai. Autors dalās pieredzē par zirnekļu “ražīguma” palielināšanu un optimālu turēšanas apstākļu izvēli.

Piezīme!

No redaktora

Biomolekula novērtē zinātkāri un interesi par izgudrojumiem. Jau otro reizi konkursā “bio/mol/text” ar mūsu portāla auditoriju savās idejās un atklājumos dalās izgudrotājs Jurijs Ševņins. Redaktorus iespaido autora radošā pieeja un vēlme dalīties zināšanās ar citiem, taču jāpatur prātā, ka šis raksts nav stingrs zinātnisks pētījums un tajā aprakstītie jaunie medicīniskie pārsēji joprojām ir jāpārbauda, ​​lai noskaidrotu pielietošanas iespēju. klīniskajā praksē.

Nominācijas “Labākais raksts par novecošanas un ilgmūžības mehānismiem” sponsors ir fonds Science for Life Extension. Skatītāju balvu sponsorēja Helicon.

Konkursa sponsori: Biotehnoloģiju pētniecības laboratorija 3D biodrukas risinājumi un zinātniskā grafika, animācijas un modelēšanas studija Visual Science.

Es iegāju blakus istabā, kur sienas un griesti bija pilnībā noklāti ar zirnekļu tīkliem, izņemot šauru eju izgudrotājam. Tiklīdz es parādījos pie durvīm, pēdējais skaļi kliedza, lai es uzmanos un neplēsu viņa tīklu. Viņš sāka sūdzēties par liktenīgo kļūdu, ko pasaule līdz šim pieļāvusi, izmantojot zīdtārpiņu darbu, kamēr mums vienmēr pa rokai ir daudz kukaiņu, kas ir bezgala pārāki par minētajiem tārpiem, jo ​​tiem piemīt ne tikai vērpēji, bet arī audēji. Turklāt izgudrotājs norādīja, ka zirnekļu pārstrāde pilnībā samazinātu audumu krāsošanas izmaksas, un es par to pilnībā pārliecinājos, kad viņš mums parādīja daudz skaistu daudzkrāsainu mušu, ar kurām viņš baroja zirnekļus un kuru krāsa saskaņā ar pēc viņa pārliecības, obligāti jāpārnes uz zirnekļa izgatavoto dziju. Un, tā kā viņam bija dažādu krāsu mušas, viņš cerēja apmierināt ikviena gaumi, tiklīdz viņam izdosies atrast mušām piemērotu barību gumijas, eļļas un citu lipīgu vielu veidā un tādējādi piešķirt mušām lielāku blīvumu un spēku. tīmekļa pavedieni.

D. Svifta

Gulivera ceļojumi. Ceļojums uz Laputu (1725)

Medicīniskie pārsēji no zirnekļa tīkliem

Tā kā ziedošana ir dārga un ierobežota medicīnas joma, zinātnieki un ārsti visā pasaulē strādā, lai izstrādātu alternatīvas metodes cilvēka ķermeņa bojājumu atjaunošanai. Tajā pašā laikā plaši izplatītā pret zālēm rezistento mikroorganismu formu izplatība, toksisko, alergēnu un citu blakus īpašību klātbūtne antibiotikās un ķīmijterapijā nosaka nepieciešamību meklēt jaunas netoksiskas zāles ar pretmikrobu iedarbību un stimulējošu iedarbību. atveseļošanās procesi. Līdzīgas īpašības var piešķirt, piemēram, pretapdeguma pārsējiem un pārsējiem. Apdegumi ir viena no visbiežāk sastopamajām traumatiskajām traumām pasaulē. Krievijā katru gadu tiek reģistrēti vairāk nekā 600 tūkstoši apdegumu. Bojā gājušo skaita ziņā apdegumi ir otrajā vietā aiz autoavārijās gūtajām traumām.

Autorei šķiet daudzsološi iegūt pretapdeguma pārsējus un pārsējus no tīmekļa. Zīds ir lētāks materiāls, un tā ražošana jau pastāv. Tomēr tīmeklim, pateicoties molekulu īpašajai topoloģijai un struktūrai kopumā, ir lielas perspektīvas medicīniskiem pārsējiem un matricām sastatņu tehnoloģijā * ( sastatņu tehnoloģija, no angļu valodas sastatnes- sastatnes, sastatnes) - šūnu kultivēšana uz dabiskas vai mākslīgas izcelsmes trīsdimensiju substrātiem, lai telpiski veidotu izaugušu orgānu vai tā fragmentu (1. att.).

* - “Biomolekula” iepriekš runāja par dažām citām brīnišķīgām tīmekļa īpašībām: “ “Gudrā” līme no zirnekļu tīkliem» . - Ed.

1. attēls. Tīmeklis Linotēlija megatheloides zem mikroskopa

Saskaņā ar elektronu mikroskopiju matricas, kas izgatavotas no zīda fibroīna un rekombinantā spidroīna (zirnekļa tīkla proteīna), atšķiras pēc to poru parametriem. Fibroīna sastatņu poru sieniņām ir viendabīgāka struktūra ar zvīņainu, raupju virsmu, savukārt spidroīna sastatnēm ir brīvāka struktūra ar perforētu virsmu. Rekombinantās spidroīna matricas iekšējā nanoporainā struktūra izskaidro tās spēju radīt labvēlīgāku mikrovidi audu reģenerācijai organismā. Struktūru savstarpējā saistība ir nepieciešams nosacījums vienmērīgai šūnu sadalei un efektīvai audu dīgšanai in vivo, jo tas veicina aktīvu gāzu apmaiņu, barības vielu piegādi un pareizu vielmaiņu.

Šis apbrīnojamais tīmekļa īpašums ir zināms jau ilgu laiku. Tautas medicīnā ir tāda recepte: lai apturētu asiņošanu, brūcei vai nobrāzumam var uzlikt zirnekļtīklu, rūpīgi notīrot to no iestrēgušiem kukaiņiem un maziem zariņiem.

Zirnekļa tīklam ir hemostatiska iedarbība un tas paātrina bojātas ādas dziedināšanu. Ķirurgi un transplantologi to varētu izmantot kā materiālu implantu šūšanai un nostiprināšanai, kā arī kā sastatnes mākslīgo orgānu audzēšanai. Piemēram, ja no zirnekļu tīkliem izgatavotu sieta rāmi iemērc ar cilmes šūnu šķīdumu, tie ātri tajā iesakņosies, un asinsvadi un nervi stiepjas līdz šūnām. Pats tīmeklis galu galā izšķīst bez pēdām. Izmantojot zirnekļa tīklus, jūs varat ievērojami uzlabot daudzu pašlaik medicīnā izmantoto materiālu īpašības. Piemēram, tīkliem ir elektrostatiskais lādiņš, kas palīdz zirnekļiem piesaistīt laupījumu. Šo uzlādēto tīklu var izmantot arī kā daļu no medicīniskiem pārsējiem. Tīmeklis ir negatīvi uzlādēts, un bojātā ķermeņa zona ir pozitīvi uzlādēta. Tādējādi, brūcei mijiedarbojoties ar tīklu, tiek izveidots elektriskais līdzsvars, kas pozitīvi ietekmē dzīšanas procesu. Pārsēji ar zirnekļu tīkliem, pateicoties elektrostatiskajai mijiedarbībai ar brūci, izvelk no tās mikroorganismus un notur tos pašā pārsēja iekšpusē, neļaujot tiem vairoties.

Tīkls satur trīs vielas, kas veicina tā izturību: pirolidīns, kālija hidrogēnfosfāts Un kālija nitrāts. Pirolidīns spēcīgi uzsūc ūdeni; šī viela neļauj zirnekļa tīkla pavedieniem izžūt. Kālija hidrogēnfosfāts padara zirnekļa tīklu skābu un novērš sēnīšu un baktēriju augšanu. Zems pH līmenis izraisa olbaltumvielu denaturāciju (padara tās nešķīstošas). Kālija nitrāts kavē baktēriju un sēnīšu augšanu.

Tīmekļa pārsējs nodrošina brūces eksudāta un mikroorganismu aizplūšanu no brūces virsmas, kavē patogēno mikrofloru, tam piemīt prettūskas un pretiekaisuma iedarbība. Piesūcināts ar anestēzijas līdzekli, tas arī mazinās sāpes, radot optimālus apstākļus dzīšanas procesam.

Web ražošanas vēsture

Galvenā problēma zirnekļu tīklu saturošu produktu plašai lietošanai ir grūtības tos iegūt rūpnieciskā mērogā. Simtiem gadu Eiropā cilvēki ir mēģinājuši veidot zirnekļu zīda fermas. 1665. gada martā pļavas un žogi pie vācu Merseburgas tika pārklāti ar neticami daudz zirnekļu tīklu, un sievietes no apkārtējiem ciemiem no tā izgatavoja lentes un citus rotājumus.

1709. gadā Francijas valdība lūdza dabaszinātnieku Renē Antuānu de Reumuru atrast ķīniešu zīda aizstājēju un mēģināt izmantot zirnekļu tīklus, lai izgatavotu apģērbu. Viņš savāca tīklus no zirnekļu kokoniem un mēģināja izgatavot cimdus un zeķes, taču pēc kāda laika viņš atteicās no šīs idejas, jo trūka materiālu pat viena cimdu pāra izgatavošanai. Viņš aprēķināja, ka būtu nepieciešams apstrādāt 522–663 zirnekļus, lai iegūtu vienu mārciņu zirnekļa zīda. Un rūpnieciskai ražošanai būs vajadzīgas zirnekļu baras un mušu mākoņi, lai tos pabarotu – vairāk nekā lidot pāri visai Francijai. "Tomēr," rakstīja Reamurs, "iespējams, ar laiku izdosies atrast zirnekļus, kas ražo vairāk zīda nekā parasti mūsu štatā."

Tādi zirnekļi tika atrasti – tie bija ģints zirnekļi Nefila. Nesen no viņu tīkla tika austs apmetnis, kas sver vairāk nekā kilogramu. Vietās, kur dzīvo šie brīnišķīgie zirnekļi – Brazīlijā un Madagaskarā – vietējie iedzīvotāji izmanto tīklu, lai izgatavotu dziju, šalles, apmetņus un tīklus, savācot no krūmiem olu kokonus vai tos izritinot. Reizēm vītne tiek izvilkta tieši no zirnekļa, kas ievietots kastītē – no tā izlīp tikai tā vēdera gals ar zirnekļa kārpām. Tīkla pavedieni tiek izvilkti no kārpas.

Izmantojot dažādas metodes un no dažādiem zirnekļiem, eksperimentētāji ieguva, piemēram, šāda garuma pavedienus: 1) divās stundās no 22 zirnekļiem - pieci kilometri, 2) vairākās stundās no viena zirnekļa - 450 un 675 metri, 3) deviņos " viena zirnekļa attīšana” 27 dienu laikā - 3060 metri. Abbot Camboué izpētīja Madagaskaras zirnekļa iespējas Goleba punctata: viņš tik ļoti uzlaboja savu biznesu, ka “pieslēdza” dzīvus zirnekļus mazās atvilktnēs tieši ar īpaša veida stellēm. Mašīna izvilka no zirnekļiem pavedienus un uzreiz ieauda tos vissmalkākajā audumā. Zirnekļi Goleba punctata viņi mēģināja aklimatizēties Francijā un Krievijā, bet nekas nesanāca. Plašā tīmekļa ražošanā Nefila diez vai kādreiz ieradīsies: apkopei Nefila vai krustiem vajag speciālas fermas, lai gan vasarā tās var turēt uz lodžijas vai balkona. Lai atrisinātu šo gadsimtiem veco problēmu, ir nepieciešama mūsdienīga integrēta pieeja un optimālu apstākļu radīšana zirnekļiem un kukaiņiem, kas būtu pēc iespējas tuvāki dabiskajiem.

Tīmekļa ražošana šodien

20. gadsimtā, kad parādījās ķīmiskie pesticīdi un sintētiskie audumi, labvēlīgie kukaiņi un zirnekļi tika aizmirsti. Tomēr pesticīdi vien nav atrisinājuši kultūraugu kaitēkļu problēmu. Ir izstrādāta bioloģiskās daudzveidības saglabāšanas stratēģija, lai integrētu labvēlīgos kukaiņus un zirnekļus kultūraugu sistēmā dabiskai kaitēkļu kontrolei.

Šodien, lai radītu jaunas darbavietas Krievijā, ir nepieciešama jauna stratēģija monokultūru kultūru samazināšanai un minifermu celtniecībai ne tikai mugurkaulnieku, bet arī zirnekļu un kukaiņu audzēšanai.

To var izdarīt arī pilsētās. Pilsētas organisko atkritumu izmantošanas problēma mūsdienās ir īpaši aktuāla. Šos atkritumus var izmantot kukaiņu barošanai. Pilsētās ir tikai nelielas saimniecības, kur audzēt crickets, prusaku un zoobass. Tikai daži entuziasma saimnieki audzē zirnekļus. Tajā pašā laikā pagrabi un bēniņi, kur šie dzīvnieki pārsvarā dzīvo, nekādā veidā netiek izmantoti organisko atkritumu iznīcināšanai un kukaiņu un zirnekļa kāpuru audzēšanai.

Jaunās lauksaimniecības stratēģijas mērķi ir ekoloģiskā lauksaimniecība, bioloģiskās daudzveidības palielināšana un ienākumu gūšana no mazo kukaiņu un zirnekļu audzēšanas ģimenes saimniecību būvniecības un darbības. Šos organismus, to indi un tīklus var pārdot arī eksportam.

Nav iespējams ķīmiski sintezēt zirnekļa tīklus - olbaltumvielu struktūra ir pārāk sarežģīta. Visi vadošie uzņēmumi pasaulē ir atteikušies no mēģinājumiem sintezēt tīmekli. Vairākas laboratorijas turpina darbu un cenšas iegūt zirnekļu tīklus no rauga, baktērijām un pat kazām. Visas šīs pieejas prasa ļoti sarežģītu aprīkojumu un lielas finanšu izmaksas. Tajā pašā laikā to pavedieniem ir pilnīgi atšķirīga kvalitāte, kas ir zemāka par “oriģinālo” stiprības un antibakteriālo īpašību ziņā. Turklāt šādās laboratorijās saražotā tīkla apjomi ir ļoti pieticīgi: televīzijā dažkārt tiek rādīti zinātnieki, kas pincetē vai mazā flakonā demonstrē sintētiskā tīkla paraugus naga lielumā.

Tīklu vākšanai tika atmesti arī dzīvi zirnekļi, lai gan šī ideja tika ierosināta vairāk nekā vienu reizi. Bija vairāki šķēršļi. Pirmkārt, zirnekļi ir strīdīgi un pakļauti kanibālismam: turot kopā, šie dzīvnieki strīdas un ēd viens otru. Turklāt lielākā daļa zirnekļu ražo ļoti maz tīklu: tiek lēsts, ka 500 gramu tīkla iegūšanai būs nepieciešami 27 tūkstoši vidēja izmēra zirnekļu; saskaņā ar G.P. Kirsanovs, krustojuma zirnekļi 24 stundu laikā saražoja 230 mg tīkla. Četrpadsmit tūkstoši ģints zirnekļu Nefila iegūst aptuveni 28 g auduma. Saskaņā ar citiem avotiem, lai iegūtu 29 g tīkla, ir nepieciešami aptuveni 23 tūkstoši zirnekļu. Šī skaitļu atšķirība liek domāt, ka dati par zirnekļu veiktspēju ir jāapstiprina. Nav zināms, kādas sugas un “vidēja izmēra” zirnekļi vienā vai otrā gadījumā veidoja tīklus svēršanai.

Pirmo aprakstīto šķērsli zirnekļu audzēšanai var un vajag pārvērst par ieguvumu: zirnekļu tieksme uz kanibālismu mudina tiem izveidot vienu no otra izolētus konteinerus, tādējādi novēršot gan epidēmijas, gan masveida mirstību. Tajā pašā laikā medicīnisko materiālu un zāļu ražošanai no zirnekļu tīkliem ir nepieciešams izmantot ģints nezirnekļus. Nefila vai krusti, un zirnekļi ar lielākajiem tīmekļa piedēkļiem - Linotēlija megatheloides(2. att.) un citi Dipluridae.

2. attēls. Zirneklis Linotēlija megatheloides, sieviete.

Pētījuma rezultātā autore ieguva datus, ka sugas zirnekļi Linotēlija megatheloides mēnesī saražot vairāk nekā 2 g tīkla. Šim nolūkam tiem ir gari (vairāk nekā 20 mm) arahnoīdu piedēkļi (3. att.). Šajos orgānos ir vairāk nekā tūkstotis mikropavedienu, caur kuriem kā plēve izplūst tīkla pavedieni.

Autore pārbaudīja zirnekļu tīklus, lai izveidotu pretapdeguma pārsējus (4. att.). Izmantojot šo tīklu uz apdeguma, sadzīšana notika nedēļas laikā. Šajā gadījumā nebija nepieciešama papildu pārsēja vai strutas noņemšana. Pēc divām nedēļām no apdeguma nebija palikušas pat pēdas.

3. attēls. Arahnoīdu piedēkļi Linotēlija megatheloides zem mikroskopa.

4. attēls. Apdegums pārklāts ar tīmekļa pārsēju. Linotēlija megatheloides.

Stāda īpašā traukā Linotēlija megatheloides stundas laikā viņi sāk savu darbu un ar zirnekļu tīkliem pārklāj 1 m 2 platuma konteinera tekstila substrātu. Pēc diviem mēnešiem ar tīklu no viena zirnekļa pietiek, lai aptvertu visu cilvēka ķermeņa virsmu. Šis novatoriskais medicīnas tīmekļa materiāls, iespējams, varētu glābt cilvēka dzīvību ar apdegumiem vairāk nekā 60% no visas ķermeņa virsmas.

Savu novērojumu rezultātā autors konstatēja, ka, pateicoties īpašiem uztura bagātinātājiem, pēcnācēji un pēcnācēju izdzīvošana Linotēlija megatheloides ir 100%. Tas ir vidēji 50 jauni indivīdi - potenciālie "otrās ādas" ražotāji - sešos mēnešos. Lai pabarotu vienu mātīti, nepieciešami 2-3 prusaku nedēļā. Zirnekļu turēšanas nosacījumi ir saules gaismas trūkums, augsts mitrums (80–90%), 28 °C temperatūra, komplekss uzturs un tīkla pilināšana reizi nedēļā. Radot labvēlīgus apstākļus zirnekļu barošanai, turēšanai, kopšanai un “slaukšanai”, iespējams panākt tīkla vērpšanas pieaugumu 2–3 reizes.

Pārsēju un pārsēju izgatavošana no zirnekļa tīkliem Linotēlija megatheloides

Polietilēna trauka apakšā tiek uzlikta trikotāžas sieta pamatne (piemēram, marle ar mitruma saturu vairāk nekā 80%). Tvertnei ir perforācijas ventilācijas, mitruma un temperatūras sensoriem, paceļams vāks, kapilārā uzgalis un vārsts dzīvās barības padevei. Konteineri ir izvietoti vertikāli, veidojot 1,5-2 metrus augstu bloku (5. att.).

5. attēls. Korpuss Linotēlija megatheloides. A - Zirneklis traukā ar trikotāžas pamatni. b - konteinera diagramma. V - konteineru bloks.

6. attēls. Pārsējs ar zirnekļu tīkliem Linotēlija megatheloides (A) un sterils iepakojums tam ( b).

Reizi mēnesī tvertni atver, zirnekli ievieto citā mazā plastmasas traukā, atlikušo barību noņem, tekstila substrātu ar tīklu apsmidzina ar hialuronskābes un pantotēnskābes šķīdumu, anestēzijas līdzekli un antiseptisku līdzekli, pārklāj ar plastmasu. stiept plēvi un sarullēt. Tālāk rullīti kopā ar tīklu sagriež 10 daļās un ievieto noslēgtā iepakojumā (6. att.). Iepakotie ruļļi tiek nosūtīti sterilizācijai ar starojumu. Zirneklis tiek izlaists atpakaļ lielajā konteinerā.

Šo pārsēju uzliek, atritinot un noņemot polietilēna slāni, izmantojot audumu, uz brūces vai apdeguma. Kad audums un tekstila pamatne ir piesātināta ar limfu, pamatne tiek noņemta, un uz brūces paliek tikai auduma dziedinošais un elpojošais slānis.

Pēc tam, kad cilvēks sadziedējis savu brūci ar tīmekļa ielāpu, viņš nekad vairs nenogalinās šos brīnišķīgos dzīvniekus.

Palielināta zirnekļtīklu ražošana

7. attēls. Zirnekļu fermas dizains Linotēlija megatheloides.

Lai palielinātu zirnekļu tīklu veidošanos un likvidētu dzīvās barības slimības (prusaku un circeņu), kukaiņi saņem uztura bagātinātāju barības barotnes veidā - papildu olbaltumvielu un vitamīnu avotu, kas satur penicilīna un streptomicīna ražošanas atkritumu micēlija biomasu, kā kā arī dehidrēta stingra - no alus rauga ražošanas atkritumiem. Barības barotne tiek uzglabāta līdz diviem gadiem +5 °C temperatūrā. Lai pabarotu kukaiņus, smalki sagrieztus burkānus un kāpostus izmet sasmalcinātā barotnē. Uz šīs barības prusaki un kriketi neslimo, ātri aug un vairojas. Tajā pašā laikā zirnekļi palielina tīkla ražošanu par 60%. Micēlija uztura izmantošana ļauj stimulēt zirnekļu vairošanos un iegūt tīklu maksimāli iespējamos daudzumos. Turpināsies darbs pie pārtikas piedevu atrašanas, lai palielinātu zirnekļu diētu daudzveidību. Lai izveidotu zirnekļu tīklu savākšanas fermu, tiek piedāvāts dizaina projekts apaļas telts formā ar diametru 12 m ar pārklājumu, kas darbojas spriegojumā, līdzīgi kā darbojas zirnekļtīkls (7. att.).

Attīstoties šai videi draudzīgajai medicīnisko pārsēju un pārsēju veidošanas metodei, ir iespējami eksperimenti produktīvāku ģimenes zirnekļu hibrīdu audzēšanā. Dipluridae. Intraspecifiskā hibridizācija, selekcija un īpaša barošana komfortablos apstākļos neizslēdz ģenētiskos eksperimentus, lai palielinātu zirnekļu izmēru. Pagaidām neviens to nedara, un individuālo zirnekļu audzētāju sabiedrībā šī tēma ir tabu.

Ir iespējams ražot pienu, izmantojot sēnītes un baktērijas - bet kāpēc, ja ir govis? Tīkla struktūra ir daudz sarežģītāka nekā piena olbaltumvielu struktūra. Tāpēc visi sintētisko tīmekļa analogu meklējumi var ievilkties zirnekļu evolūcijas laikā. Jaunas sugas, kas iegūtas ģenētiskās modifikācijas un audzēšanas darbā ar ģimeni Dipluridae palielināsies zirnekļu izmēri un to tīkla produktivitāte apģērbu ražošanai. Zirnekļa tīklus var apstrādāt ar silikonu, lai iegūtu virsdrēbju audumu ar unikālām īpašībām. Šāds audums maksās ne vairāk kā zīds.

Secinājums

Aprakstītais pētnieciskais darbs rada pamatu jaunam lopkopības veidam. Pamatojoties uz to, ir iespējams palielināt zirnekļa tīklu ražošanu par zemām izmaksām un tādējādi to komercializēt. Tirgus pieprasījums pēc bioresorbējamiem brūču segumiem ir 400 tūkst.dm 2 /gadā. Paredzētā tirgus jauda šajā segmentā ir 150 miljoni USD.

Projektu var paplašināt, palielinot ražošanu vai izveidojot mini fermas zirnekļu tīklu ražošanai. Šim tehnoloģiju variantam nav nepieciešamas sarežģītas iekārtas, augstas temperatūras, augsts spiediens vai toksiski materiāli. Šobrīd, piemēram, ar biškopību nodarbojas aptuveni 5 tūkstoši zemnieku saimniecību un 300 tūkstoši amatieru biškopju, zemnieku un individuālo uzņēmēju. Ne visi var lietot medu, taču medicīnas pārsēji vai plāksteri ar zirnekļu tīkliem noderēs ikvienam. Kamēr tehnoloģija attīstās un tiek sertificēta, mēs varam piedāvāt ikvienam, kurš vēlas pašiem audzēt zirnekļus un vākt tīklus. Sterilizācijai var izmantot ultravioleto lampu. Lai nodrošinātu sevi ar diviem kvadrātmetriem tīkla, jums būs nepieciešams viens konteiners ar mātīti Linotēlija megatheloides un divus mēnešus. Sieviete Linotēlija megatheloides dzīvo 10 gadus. Dārza gabalā var novietot izolētu zirnekļa gultni 3 x 6 metrus ar divām istabām (8. att.). Vienā var sagādāt izejmateriālus, bet otrā var veidot diegu no zirnekļu tīkliem, aust veļu un šūt apģērbu. Šādā mini rūpnīcā vienkārši nav atkritumu.

8. attēls. Mini audzēšanas saimniecība Linotēlija megatheloides, savācot savus tīklus un darinot drēbes dārzā.

No veciem gliemežvākiem, ko zirneklis izmet kausēšanas laikā, varat izgatavot suvenīrus un rotājumus, piepildot tos ar polimēru sveķiem. Inde var iegūt no mirušo zirnekļu galvām, lai ražotu zāles*. Ievainotie un slimie saņems jaunas zāles - dabīgu "ādu" - un ikviens varēs izveidot šādu mini produkciju.

Autors negrasās iegūt patentus vai sertifikātus par pētījuma tēmu, jo vēlas, lai šīs zināšanas būtu pieejamas ikvienam.

* - Un šo zāļu (īpaši pretsāpju līdzekļu) var būt ļoti daudz - neskatoties uz vārda “inde” vienskaitļa numuru: viena zirnekļa inde var saturēt simtiem toksisku komponentu ar pilnīgi atšķirīgu ķīmisko dabu. Raksts " Lielais stratēģis nekad nav sapņojis» . - Ed.

Literatūra

1. "Gudrā" līme no zirnekļu tīkliem;
2. Agapova O.I., Efimovs A.E., Moisenovičs M.M., Bogušs V.G., Agapovs I.I. (2015). Rekombinantā spidroīna un zīda fibroīna porainu bioloģiski noārdāmu matricu trīsdimensiju nanostruktūras salīdzinošā analīze reģeneratīvajai medicīnai. Madagaskaras ir radījušas lielāko zirnekļa zīda audumu. Membrānas vietne;
3. No zirnekļa zīda darināts apmetnis tiks izstādīts izstādē Eiropā. Vietne GlobalScience.ru, 2012;
4. Tehnoloģiju platforma “Nākotnes medicīna”. Eirāzijas Ekonomikas komisijas vietne, 2012;
5. Aksenova L. (2013). Zirnekļi palīdzēs aizmirst par sāpēm. Vietne "Gazeta.ru";

Neskatoties uz visu cilvēces nepatiku pret zirnekļiem, kā arī ar tiem saistīto aizspriedumu un baisu stāstu pārpilnību, bērnos gandrīz vienlaikus ar interesi parādās jautājums par to, kā zirneklis auž tīklu, un ūdens ir slapjš. Šo nepievilcīgo dzīvnieku darba rezultāts bieži vien patiešām atgādina elegantas mežģīnes. Un, ja uz pašiem zirnekļiem ir nepatīkami skatīties un daudzi no tiem pat baidās, tad viņu izveidotais tīkls neviļus piesaista uzmanību un izraisa patiesu apbrīnu.

Tikmēr ne visi zina, ka šādus “aizkarus” neauž visi atdalījuma dalībnieki. Gandrīz katra suga spēj izveidot velku pavedienu, bet tikai tās, kas medī ar lamatām, auž slazdošanas tīklus. Tos sauc par principu. Tie pat tiek klasificēti kā atsevišķa virsdzimta "Araneoidea". Un zirnekļu nosaukumos, kas auž medību tīklus, ir pat 2308 priekšmeti, starp kuriem ir arī indīgie - tas pats, kas karakurts. Tie, kas medī, uzbrūk no slazda vai izseko upuri, izmanto tīmekli tikai sadzīves vajadzībām.

Zirnekļu “tekstilizstrādājumu” unikālās īpašības

Neskatoties uz veidotāju nelielo izmēru, tīmekļa iezīmes izraisa zināmu skaudību no dabas vainaga - cilvēka. Daži tā parametri ir neticami pat ar mūsdienu zinātnes sasniegumiem.

1. Spēks. Tīkls var saplīst no sava svara tikai tad, ja zirneklis to auž 50 metru garumā.
2. Izcils smalkums. Atsevišķs tīkls ir pamanāms tikai tad, ja tas ir noķerts gaismas starā.
3. Elastība un elastība. Vītne stiepjas 2-4 reizes, nelūstot un nezaudējot spēku.

Un visas šīs īpašības tiek sasniegtas bez jebkāda tehniskā aprīkojuma – zirneklis iztiek ar to, ar ko daba viņam ir nodrošinājusi.

Zirnekļu tīklu veidi

Interesanti ir ne tikai tas, kā zirneklis auž tīklu, bet arī tas, ka viņam izdodas radīt dažādas tā “šķirnes”. Aptuveni runājot, tos var iedalīt trīs veidos:

Zinātnieki ir identificējuši cita veida tīklu, kas atstaro ultravioleto gaismu, vilinot tauriņus. Daudzi cilvēki uzskata, ka gatavam tīmeklim noteikti ir savs modelis. Tomēr tas tā nav: zirnekļu vārdus, kas spēj radīt radošus priekus, var saskaitīt bez lielām grūtībām, un visi šādi mākslinieki pieder pie šīs posmkāju kārtas araneomorfajiem pārstāvjiem.

Kam tas paredzēts?

Ja jautāsiet cilvēkam, kāpēc zirneklim ir vajadzīgs tīkls, viņš bez šaubām atbildēs: medībām. Bet tas neizsmeļ savas funkcijas. Turklāt to izmanto šādās jomās:

• ūdeļu izolēšanai pirms ziemošanas;
• izveidot kokonus, kuros nobriest pēcnācēji;
• aizsardzībai no lietus - zirnekļi to izmanto, lai izveidotu sava veida nojumes, kas neļauj ūdenim iekļūt “mājā”;
• ceļošanai. Daži zirnekļi migrē paši un sūta bērnus prom no ģimenes garos, vēja pūstos tīklos.

Būvmateriāla veidošana

Tātad, izdomāsim, kā zirneklis auž tīklu. Uz “Audēja” vēdera ir seši dziedzeri, kurus uzskata par pārveidotiem kāju rudimentiem. Ķermeņa iekšpusē tiek ražots īpašs noslēpums, ko parasti sauc par šķidru zīdu. Kad tas iziet cauri vērpšanas caurulēm, tas sāk sacietēt. Viens šāds pavediens ir tik plāns, ka to ir grūti saskatīt pat mikroskopā. Ar ķepām, kas atrodas tuvāk šobrīd “strādājošajiem” dziedzeriem, zirneklis savērpj vairākus pavedienus vienā tīklā – apmēram tā, kā to darīja vecos laikos sievietes, griežot no tauvas. Tieši tajā brīdī, kad zirneklis auž tīklu, veidojas topošā tīkla galvenā īpašība - lipīgums jeb pastiprināta izturība. Un kāds ir izvēles mehānisms, zinātnieki vēl nav izdomājuši.

Stiepšanās tehnoloģija

Lai zvejas tīkls būtu efektīvs, tas ir jāizstiepj starp kaut ko - piemēram, starp zariem. Kad pirmo pavedienu tā radītājs ir padarījis pietiekami garu, viņš pārtrauc vērpšanu un izklāj vērpšanas orgānus. Tāpēc viņš uztver vēju. Mazākā vēja kustība (pat no sakarsētas zemes) aiznes tīklu uz blakus esošo “balstu”, pie kura tas pieķeras. Zirneklis pārvietojas pa “tiltu” (visbiežāk ar muguru uz leju) un sāk aust jaunu radiālu pavedienu. Tikai tad, kad pamatne ir nostiprināta, tā sāk kustēties pa apli, ieaužot tajā lipīgas šķērslīnijas. Jāsaka, ka zirnekļi ir ļoti ekonomiski radījumi. Viņi ēd bojātus vai vecus zirnekļu tīklus, kas izrādās nevajadzīgi, liekot “pārstrādājamās lietas” otrajā lietošanas kārtā. Un, pēc veidotāja domām, tas diezgan ātri noveco, jo zirneklis bieži auž tīklu katru dienu (vai nakti, ja tas ir ēnu mednieks).

Ko ēd zirnekļi?

Tas ir būtiski svarīgs jautājums, jo zirneklis auž tīklu galvenokārt, lai iegūtu pārtiku. Ņemiet vērā, ka visas zirnekļu sugas bez izņēmuma ir plēsēji. Tomēr viņu uzturs ļoti atšķiras atkarībā no izmēra, medību metodēm un atrašanās vietas. Visi tenet (tīkla aušanas) zirnekļi ir kukaiņēdāji, un viņu uztura pamatā galvenokārt ir lidojošās formas. Lai gan, ja rāpojošs varonis no koka nokrīt tīklā, tā īpašnieks viņu nenoniecinās. Tie, kas dzīvo urvos un tuvāk zemei, ēd galvenokārt ortopēdus un vaboles, lai gan tie var ievilkt savā patversmē nelielu gliemezi vai tārpu. Starp daudzveidību, ar ko zirnekļi barojas, ir arī lielāki objekti. Argyroneta cilts ūdens pārstāvim par upuriem kļūst vēžveidīgie, ūdens kukaiņi un zivju mazuļi. Eksotiski milzu tarantulas medī vardes, putnus, mazas ķirzakas un peles, lai gan lielāko daļu viņu uztura veido tie paši kukaiņi. Bet ir arī izvēlīgākas sugas. Mimetidae dzimtas pārstāvji medī tikai zirnekļus, kas nepieder viņu sugai. Milzīgā tarantula Grammostola ēd jaunas čūskas un iznīcina tās pārsteidzošos daudzumos. Piecas zirnekļu ģimenes (īpaši Ancylometes) ķer zivis un spēj nirt, peldēt, izsekot upurim un pat izvilkt to uz sauszemes.