Candidato de Ciencias Físicas e Matemáticas E. Lozovskaya
Quizais as arañas non sexan as criaturas máis atractivas, pero a súa creación, a web, non pode ser admirada. Lembre que a visión é fascinante a corrección xeométrica dos fíos máis finos que brillan ao sol, estendidos entre as ramas dun arbusto ou entre a herba alta.
As arañas son un dos máis antigos habitantes do noso planeta, que asentou a terra hai máis de 200 millóns de anos. Na natureza, hai unhas 35 mil especies de arañas. Estas criaturas de oito patas, que viven en todas partes, son recoñecibles sempre e en todas partes, a pesar das diferenzas de cor e tamaño. Pero a súa característica máis importante é a capacidade de producir seda de araña, inigualable en fibra natural de resistencia.
As arañas usan a web para diversos propósitos. Eles fan capas para os ovos, constrúen refuxios para a invernada, úsana como "corda de seguridade" ao saltar, tecen redes complicadas de atrapamento e envolven presas atrapadas. A femia, lista para emparellar, produce unha liña de araña marcada con feromonas, debido a que o macho, movendo ao longo do fío, atopa facilmente unha parella. As arañas novas dalgunhas especies voan lonxe do niño proxenito en longos fíos atrapados polo vento.
As arañas aliméntanse principalmente de insectos. Os aparellos de caza que usan para obter alimentos teñen diversas formas e tipos. Algunhas arañas simplemente estiran algúns fíos de sinal xunto ao seu refuxio e, en canto o insecto toca o fío, afastanlle dunha emboscada. Outros: lanzan o fío cunha gota de adhesivo no extremo adiante, como unha especie de lazo. Pero o pináculo da actividade de deseño das arañas segue sendo un elemento redondo en forma de roda, situado horizontal ou vertical.
Para construír unha rede de caza de rodas, unha araña cruzada, un habitante común dos nosos bosques e xardíns, produce un fío bastante longo e duradeiro. Unha brisa ou un fluxo ascendente de aire eleva o fío cara arriba e, se o sitio para construír a rede é escollido ben, aférrase á rama máis próxima ou a outro soporte. Unha araña arrástrase ao longo dela para asegurar o final, ás veces tendo outro fío para obter forza. Despois solta un fío colgado e solta un terzo ao seu medio, de xeito que o resultado é un deseño en forma da letra Y: os tres primeiros radios de máis de cincuenta. Cando os fíos radiais e o cadro están listos, a araña volve ao centro e comeza a poñer unha espiral auxiliar temporal, algo así como "andamio". Unha espiral auxiliar fixa a estrutura e serve de camiño de araña para a construción da espiral de caza. Todo o marco principal da rede, incluídos os radios, está feito de rosca non pegajosa, pero para a espiral de caza utilízase un dobre fío recuberto cun adhesivo.
Sorprendentemente, estas dúas espirais teñen formas xeométricas diferentes. A espiral de tempo ten relativamente poucos xiros e a distancia entre eles aumenta con cada xiro. Isto sucede porque, tendo a araña, móvese no mesmo ángulo dos radios. A forma da liña quebrada resultante está próxima á chamada espiral logarítmica.
Unha espiral de caza pegajosa está construída sobre un principio diferente. A araña comeza desde o bordo e desprázase cara ao centro, mantendo a mesma distancia entre as voltas e obtense a espiral de Arquímedes. Ao mesmo tempo, morde os fíos da espiral auxiliar.
A seda arácnoide é producida por glándulas especiais situadas na parte posterior do abdome da araña. Coñécese polo menos sete tipos de glándulas de araña que producen diferentes fíos, pero ningunha das especies de araña coñecidas contén os sete tipos á vez. Unha araña adoita ter entre un e catro pares destas glándulas. Tecer unha web non é nada rápido, e trátase de media hora para construír unha rede de caza de tamaño medio. Para cambiar á produción dun tipo de web diferente (para unha espiral de caza), a araña necesita un respiro momentáneo. As arañas adoitan empregar a rede repetidamente e comen os restos dunha rede de caza danada pola chuvia, o vento ou os insectos. A web é dixerida no seu corpo coa axuda de encimas especiais.
A estrutura da seda araña está perfectamente elaborada durante centos de millóns de anos de evolución. Este material natural combina dúas marabillosas propiedades: a forza e a elasticidade. Unha rede de telarañas pode impedir que un insecto voe a toda velocidade. O fío desde o que as arañas tecen a base da súa rede de caza é máis fino que un pelo humano e a súa resistencia á tracción específica (é dicir, calculada por unidade de masa) é superior á do aceiro. Se comparamos un fío de araña cun fío de aceiro do mesmo diámetro, soportarán aproximadamente o mesmo peso. Pero a seda de araña é seis veces máis lixeira, o que significa seis veces máis forte.
Como o pelo humano, a la de ovella e os capullos de seda dunha eiruga de verme de seda, a telaraña está composta principalmente de proteínas. En canto á composición de aminoácidos, as proteínas web - speedroins - están relativamente próximas ás fibroinas, as proteínas que compoñen a seda producida polas eirugas de verme de seda. Ambos conteñen aminoácidos inusualmente altos de alanina (25%) e glicina (aproximadamente 40%). As áreas de moléculas ricas en proteínas ricas en alanina forman rexións cristalinas densamente envasadas en dobras, que proporcionan gran resistencia e as rexións onde hai máis glicina son material máis amorfo que pode estirarse ben e dar así elasticidade ao fío.
Como se forma un fío? Aínda non hai unha resposta completa e clara a esta pregunta. O proceso máis detallado de fiación de telarañas foi estudado sobre o exemplo da glándula en forma de ampolla dunha araña-araña e clavipes de Nephila. A glándula en forma de ampolla, que produce a seda máis resistente, consta de tres departamentos principais: un saco central, unha canle curva moi longa e un tubo con saída. Pequenas pingas esféricas que conteñen dous tipos de moléculas de proteína de spidroina saen das células da superficie interna da bolsa. Esta solución viscosa flúe na cola do saco, onde outras células segregan outro tipo de proteínas: as glicoproteínas. Grazas ás glicoproteínas, a fibra resultante adquire unha estrutura de cristal líquido. Os cristais líquidos son salientables porque, por un lado, teñen un alto grao de orde, e por outro, manteñen a fluidez. A medida que a masa densa se move cara á saída, as moléculas proteicas longas se orientan e aliñan paralelas entre si na dirección do eixe da fibra formadora. Neste caso, fórmanse enlaces intermoleculares de hidróxeno entre eles.
A humanidade copiou moitos dos achados de deseño da natureza, pero un proceso tan complexo como a fiación na web aínda non se reproduciu. Os científicos están intentando agora resolver esta difícil tarefa coa axuda de técnicas biotecnolóxicas. O primeiro paso foi illar os xenes responsables da produción das proteínas que compoñen a rede. Estes xenes foron introducidos nas células de bacterias e levaduras (ver Science and Life, nº 2, 2001). Os xenetistas canadenses foron aínda máis lonxe, e trouxeron cabras xeneticamente modificadas cuxo leite contén proteínas web disoltas. Pero o problema non está só na obtención de proteínas de seda de araña, é necesario simular o proceso natural de fiación. E os científicos aínda teñen que aprender esta lección de natureza.
Como as arañas fan unha rede
Un gran número de glándulas araña localizadas na cavidade abdominal da araña. Os condutos de tales glándulas ábrense nos tubos máis pequenos de fiación, que teñen acceso á parte final das verrugas especiais de tea de araña. O número de tubos de fiación pode variar segundo o tipo de araña. Por exemplo, unha araña cruzada moi común ten cincocentos deles.
É interesante! Produce unha secreción de proteína líquida e viscosa nas glándulas arañas, cuxa característica é a capacidade de endurecer case ao instante baixo a influencia do aire e converterse en filamentos longos e finos.
O proceso de xirar unha web consiste en presionar verrugas aracnoides a un substrato. A primeira parte insignificante do segredo secado endurece e adhírese firmemente ao substrato, tras o que a araña debuxa un segredo viscoso coa axuda das patas traseiras. No proceso de eliminar a araña do sitio de fixación da web, a secreción de proteínas estírase e endurece rapidamente. Ata o de agora sábense sete tipos diferentes de glándulas araña e están bastante ben estudadas, que producen diferentes tipos de fíos.
Composición e propiedades da web
A tea da araña é un composto proteico que tamén contén glicina, alanina e serina. A parte interna dos filamentos formados está representada por cristais de proteínas duras, cuxo tamaño non supera varios nanómetros. Os cristais combínanse usando ligamentos proteicos moi elásticos.
É interesante! Unha propiedade inusual da web é a súa articulación interna. Ao colgar nunha tea de araña, pódese rotar calquera obxecto un número ilimitado de veces, sen que se forme unha torsión.
Os fíos primarios están entrelazados por unha araña e convértense nunha tea de araña máis grosa. Os indicadores de forza da rede son próximos aos parámetros similares do nylon, pero moito máis fortes que o segredo do verme de seda. Dependendo do propósito para o que se pretende usar a web, unha araña pode segregar non só un pegajoso, senón tamén un fío seco, cuxo grosor varía moito.
Funcións web e o seu propósito
As arañas son usadas por arañas para diversos fins. Un refuxio tecido desde unha web duradeira e fiable permítelle crear as condicións microclimáticas máis favorables para artrópodos e tamén serve de bo abrigo, tanto do mal tempo como de numerosos inimigos naturais. Moitos arácnidos artrópodos son capaces de trenzar as paredes do visón coas súas telas de araña ou facer unha porta peculiar para a morada desde ela.
É interesante! Algunhas especies usan a rede en forma de transporte, e as arañas novas deixan o niño proxenitor en longas teas de araña, que son recollidas polo vento e transportadas a distancias considerables.
Na maioría das veces, as arañas usan a rede para tecer redes de enganche, o que fai posible atrapar con eficacia as presas e proporcionar comida aos artrópodos. Non menos famosos son os chamados capullos de ovo da rede, dentro dos que aparecen arañas novas. Algunhas especies tecen fíos de seguridade de telaraña que protexen ao artrópodo de caer durante o salto e moverse ou atrapar presas.
Web de reprodución
Para a época de cría, a femia caracterízase pola selección de filamentos aracnoides, que permiten atopar a parella ideal para o apareamento. Por exemplo, os machos-tenetniks son capaces de construír xunto ás redes creadas polas femias unhas redes de araña matrimonial en tamaño miniatura, nas que se atraen as arañas.
As arañas masculinas unen axeitadamente as súas teas horizontais aos fíos espaciados radialmente das redes de caza feitas polas femias. Causando fortes telas na rede con extremidades, os machos provocan vibracións na rede e, dun xeito tan inusual, invitan ás femias a aparellar.
Web para capturar presas
Para capturar as súas presas, moitas especies de arañas tecen redes de caza especiais, pero para algunhas especies é característico o uso de peculiares arcanas e fíos. As arañas que esconden nos buratos da vivenda establecen feitos que se estenden dende o abdome do artrópodo ata a entrada do seu refuxio. Cando a presa cae na trampa, a oscilación do fío do sinal é transmitida ao instante á araña.
As espirais enganchadas están construídas nun principio lixeiramente diferente.. Cando se crea, a araña comeza a tecer dende o bordo e desprázase gradualmente cara á parte central. Neste caso, mantense necesariamente a mesma brecha entre todos os xiros, como resultado da que se obtén a chamada "espiral de Arquímedes". Os fíos da espiral auxiliar están especialmente mordidos por unha araña.
Que é unha web?
As arañas son un dos máis antigos habitantes do planeta, polo seu pequeno tamaño e aspecto específico considéranse erróneamente insectos. De feito, estes son representantes da orde dos artrópodos. O corpo da araña ten oito patas e dúas seccións:
A diferenza dos insectos, non teñen antenas e un pescozo que separa a cabeza do peito. O abdomen arácnido é unha especie de fábrica web. Contén glándulas que producen secrecións, consistente nunha proteína enriquecida con alanina, que dá forza, e glicina, responsable da elasticidade. Segundo a fórmula química, a rede está próxima á seda dos insectos. Dentro das glándulas, o segredo está en estado líquido e endurece no aire.
Información. As sedas de orugas de verme de seda e telas de telas teñen unha composición similar - o 50% é proteína de fibroína. Os científicos descubriron que o fío da araña é moito máis forte que o segredo das eirugas. Isto débese á peculiaridade da formación de fibras.
De onde vén a tea da araña?
Localízanse as saídas do artrópodo: verrugas de telaraña. Na súa parte superior ábrense as canles das glándulas arañas que forman os fíos. Hai 6 tipos de glándulas que producen seda para diferentes fins (moverse, baixar, enredar presas, almacenar ovos). Nunha especie, todos estes órganos non ocorren simultaneamente, normalmente nun 1-4 pares individuais de glándulas.
Na superficie das verrugas, hai ata 500 tubos de fiación que fornecen secreción de proteínas. A araña xira unha web do seguinte xeito:
- as verrugas de araña presionanse cara á base (árbore, herba, parede, etc.),
- unha pequena cantidade de proteínas vólvese ao lugar escollido,
- a araña afástase, tirando do fío coas patas traseiras,
- Para o traballo principal empréganse os antebrazos longos e flexibles, coa súa axuda créase un marco de fíos secos,
- a última fase da fabricación da rede é a formación de espirales pegajosas.
Grazas ás observacións dos científicos, coñeceuse de onde provén a tea da araña. É liberado por verrugas parellas móbiles no abdome.
Feito interesante. A web é moi lixeira, o peso do fío que envolveu a Terra no ecuador sería de só 450 g.
Como construír unha rede de pesca
O vento é o mellor axudante de araña na construción. Eliminado un fío fino das verrugas, o arácnido substitúeo baixo a corrente de aire, que leva a seda xeada a unha distancia considerable. Este é o xeito secreto de que unha araña tece unha rede entre as árbores. A telaraña aférrase facilmente ás ramas das árbores, empregándoa como corda, o arácnido móvese dun lugar a outro.
Na estrutura da web, rastrexa certo patrón. A súa base é un marco de fíos fortes e grosos situados en forma de raios que diverxen dun punto. A partir do exterior, a araña crea círculos, avanzando gradualmente cara ao centro. Sorprendente, sen adaptacións, mantén a mesma distancia entre cada círculo. Esta parte das fibras é pegajosa e os insectos quedarán atrapados nela.
Feito interesante. Unha araña come a súa propia rede. Os científicos ofrecen dúas explicacións para este feito: deste xeito, a perda de proteínas compensa cando se repara unha rede de caza ou a araña simplemente bebe auga colgada de fíos de seda.
A complexidade do patrón web depende do tipo de arácnido. Os artrópodos inferiores constrúen redes sinxelas e os patróns xeométricos máis complexos. Estímase que unha femia cruzada constrúe unha trampa de 39 radios e 39 espirales. Ademais de fíos radiais lisos, auxiliares e espirais de caza, hai fíos de sinal. Estes elementos captan e transmiten ao depredador a vibración das presas capturadas. Se se atopa un obxecto estranxeiro (rama, folla), o pequeno propietario sepárao e sácao para restaurar a rede.
Os arácnidos de grandes árbores tiran trampas cun diámetro de ata 1 m. Non só caen neles insectos, senón tamén pequenas aves.
Canto tempo unha araña tece unha web?
O depredador gasta crear unha trampa para insectos desde media hora ata 2-3 horas. O seu tempo de funcionamento depende das condicións meteorolóxicas e do tamaño previsto da rede. Algunhas especies tecen fíos de seda diariamente, facéndoo pola mañá ou á noite, segundo o estilo de vida. Un dos factores de canto unha araña tece unha tea, o seu aspecto é plano ou voluminoso. O plano é unha variante de fíos radiais e espirais, familiar para todos, e a volumétrica é unha trampa dun feixe de fibras.
Captura de presas
Todas as arañas son depredadores que matan as súas presas con veleno. Ao mesmo tempo, algúns individuos teñen un físico fráxil e poden converterse en vítimas de insectos, por exemplo, de avispas. Para a caza, necesitan abrigo e trampa. As fibras pegajosas realizan esta función. Enredan as presas que entraron na rede cun capullo de fíos e déixano ata que a enzima inxectada a leve a estado líquido.
As fibras de seda arácnido son máis finas que un pelo humano, pero a súa resistencia á tracción específica é comparable ao fío de aceiro.
A cría
Durante o apareamento, os machos unen as súas propias vertentes á rede da femia. Ao facer golpes rítmicos sobre fibras de seda, informan ao compañeiro potencial das súas intencións. A femia receptora de corte descende ao territorio do macho para o apareamento. Nalgunhas especies, a femia é a iniciadora da busca dunha parella. Selecciona un fío con feromonas, grazas ás cales a atopa unha araña.
Fogar para a posteridade
As capas para os ovos están tecidas de segredo de tea de araña de seda. O seu número, segundo o tipo de artrópodos, é de 2-1000 pezas. As bolsas de araña con ovos están suspendidas nun lugar seguro. A cuncha de capullo é bastante forte, consta de varias capas e está impregnada de secreción líquida.
Na súa visón, os arácnidos trenzan as paredes con telas de telaraña. Isto axuda a crear un microclima favorable, serve como protección contra o clima e os inimigos naturais.
En movemento
Unha das respostas é por que unha araña tece unha web: usa fíos como vehículo. Para moverse entre árbores e matogueiras, comprender e caer rapidamente, necesita fibras fortes. Para voos a longo percorrido, as arañas suben a elevacións, liberan unha rede que se solidifica rapidamente e, a continuación, con refachos de vento arrastranse durante varios quilómetros. Na maioría das veces, as viaxes realízanse nos días cálidos e claros do verán indio.
Por que unha araña non se pega á súa rede?
Para non caer na súa propia trampa, a araña fai varios fíos secos para o seu movemento. Estou ben versado nos complexos das redes, é seleccionado con seguridade para as presas. Normalmente no centro da rede de pesca permanece unha zona segura onde o depredador está á espera das presas.
O interese dos científicos pola interacción dos arácnidos coas súas trampas de caza apareceu hai máis de 100 anos. Inicialmente, suxeríase que tiñan graxa especial nas patas para evitar a adhesión. Non se atopou confirmación da teoría. Ao tirar cunha cámara especial o movemento das pernas da araña a través das fibras dun segredo xeado deu unha explicación do mecanismo de contacto.
Unha araña non se adheri á súa rede de tres xeitos:
- unha chea de pelos elásticos nas patas reduce a área de contacto coa espiral pegajosa,
- as puntas das patas de araña están cubertas cun líquido oleoso,
- o movemento prodúcese dun xeito especial.
Cal é o segredo para estrutar a pata que axuda aos arácnidos a evitar que se peguen? En cada perna da araña hai dúas garras de apoio coas que se aferra á superficie e unha garra flexible. Ao moverse, preme os fíos aos pelos flexibles do pé. Cando a araña levanta o pé, a garra endereita e os pelos repelen a rede.
Outra explicación é a falta de contacto directo entre as pernas das arácnidas e as gotas pegajosas. Caen sobre o pelo das patas e logo drenan facilmente sobre o fío. Calquera que sexan os zoólogos consideran as teorías, o feito de que as arañas non se convertan en prisioneiros das súas propias trampas adhesivas segue sen cambiar.
Outros arácnidos, como as garrapatas e falsos escorpións, poden tecer a rede. Pero as súas redes non se poden comparar en forza e entrelazado hábil coas obras de verdadeiros amos - arañas. A ciencia moderna aínda non é capaz de reproducir a web mediante o método sintético. A tecnoloxía de facer seda de araña segue sendo un dos misterios da natureza.
Web para seguros
As arañas de cabalos usan telas de araña como seguro cando atacan a unha vítima. As arañas unen o fío de seguridade da web a calquera obxecto, despois do cal o artrópodo salta á presa prevista. O mesmo fío, unido ao substrato, úsase durante a noite e asegura o artrópodo contra o ataque de todo tipo de inimigos naturais.
É interesante! Tarántulas sur rusas, deixando o burato da casa, tira con elas a máis fina tecida, o que lle permite atopar rapidamente o camiño de volta ou a entrada ao albergue.
Web como transporte
Ata o outono, algunhas especies de arañas eclosionan aos xuvenís. As rapazas novas que sobreviviron ao proceso de medrar tentan subir o máis alto posible, empregando para iso árbores, arbustos altos, tellados de casas e outros edificios, valos. Despois de esperar un vento suficientemente forte, unha pequena araña libera unha delgada e longa telaraña.
A distancia de movemento depende directamente da lonxitude de tal rede de transporte. Despois de esperar unha boa tensión da telaraña, a araña morde o seu extremo e despega moi rápido. Por regra xeral, os "viaxeiros" poden voar varios quilómetros na rede.
Arañas de prata, a web úsase como transporte de auga. Para a caza nos encoros, esta araña require a respiración do aire atmosférico. Ao baixar ao fondo, un artrópodo é capaz de capturar unha parte de aire e nas plantas de auga da rede constrúese unha peculiar campá de aire, que mantén o aire e permite á araña cazar as súas presas.
Redonda de araña
Esta versión da web parece inusualmente fermosa, pero é un deseño mortal. Por regra xeral, unha web redonda suspéndese en posición vertical e ten unha parte de fíos adhesivos, o que non permite que un insecto saia dela. O tecido de tal rede realízase nunha determinada secuencia. Na primeira fase realízase un marco externo, despois do cal as fibras radiais están colocadas desde a parte central ata os bordos. Os fíos de espiral están tecidos ao final.
É interesante! A rede redonda de tamaño medio conta con máis de mil puntos de conexión, e a súa fabricación require máis de vinte metros de seda araña, o que fai que o deseño non só sexa moi lixeiro, senón que tamén sexa moi duradeiro.
A información sobre a presenza de presas nunha tal trampa diríxese ao "cazador" mediante fíos de sinal especialmente tecidos. A aparición de ocos nunha web así obriga á araña a tecer unha nova rede. A antiga web é normalmente comida por artrópodos.
Web robusta
Este tipo de web é típico para as arañas nefiles, moi estendidas no sueste asiático. As redes de caza que construíron adoitan alcanzar un diámetro dun par de metros e a súa forza facilita o apoio dun peso adulto.
Estas arañas atrapan na súa sólida web non só insectos comúns, senón tamén algunhas aves pequenas. Como mostran os resultados da investigación, as arañas deste tipo poden producir ao redor de trescentos metros de seda de araña diariamente.
Hamaca de araña
Unhas pequenas e redondas "arañas de moeda" tecen unha das arañas máis complexas. Estes artrópodos tecen teas planas sobre as que se asenta a araña e agarda a súa presa. Dende a rede principal de arriba e abaixo parten uns fíos verticais especiais que se unen á vexetación próxima. Calquera insecto voador se enreda rápidamente en fíos tecidos verticalmente e logo cae sobre unha telaraca plana.
Uso humano
A humanidade copiou moitos achados naturais construtivos, pero o tecido da rede é un proceso natural moi complexo e non foi posible reproducilo cualitativamente neste momento. Actualmente, os científicos están a tratar de recrear o proceso natural usando a biotecnoloxía baseada no illamento de xenes responsables da reprodución das proteínas que forman a rede. Estes xenes introdúcense na composición celular de bacterias ou levaduras, pero actualmente é imposible modelar o propio proceso de fiación.
Editor
Artigo para o concurso "bio / mol / text": A web é un dos descubrimentos tecnolóxicos sorprendentes da natureza. O artigo fala sobre as posibilidades de usar a web para a produción de apósitos médicos. O autor comparte a súa experiencia no aumento da "produtividade" das arañas e na selección das condicións óptimas para o seu contido.
Nota!
Este traballo publicouse na candidatura "Traballo propio" do concurso "bio / mol / text" -2015.
Dos editores
A biomolécula valora altamente a curiosidade e o interese pola invención. Por segunda vez na competencia de bio / mall / text, o inventor Yuri Shevnin comparte as súas ideas e descubrimentos coa audiencia do noso portal. Os editores están impresionados polo enfoque creativo do autor e o desexo de compartir coñecemento con outros, non obstante, hai que ter en conta que este artigo non é un estudo científico estrito e os novos aderezos médicos que se describen aínda requiren probas para a posibilidade de usar na práctica clínica.
O patrocinador da nominación "O mellor artigo sobre os mecanismos de envellecemento e lonxevidade" é a Fundación para a extensión Science for Life. O patrocinador do auditorio Choice Award foi Helicon.
Patrocinadores do concurso: laboratorio de solucións de bioprinting 3D de investigación biotecnolóxica e estudio de ciencia visual de gráficos científicos, animación e modelaxe.
Entrei no cuarto seguinte, onde as paredes e o teito estaban completamente cubertos de telarañas, agás un paso estreito para o inventor. En canto aparecín á porta, este último gritou en voz alta para que fose máis coidado e non rasgurase a súa rede. Comezou a queixarse do fatal erro que cometeu o mundo ata agora, empregando o traballo dos vermes de seda, mentres sempre temos a man moitos insectos infinitamente superiores a estes vermes, porque están dotados das calidades de non só filadores, senón tamén de tecedores. Ademais, o inventor indicou que a eliminación das arañas aforraría completamente os custos dos tecidos, e quedei bastante convencido diso cando nos amosou unha chea de bonitas moscas multicolores que alimentaban arañas e cuxa cor, que asegurou, debería ser transferida ao fío realizado pola araña. E dado que tiña moscas de todas as cores, esperaba satisfacer os gustos de todos en canto conseguiu atopar alimentos axeitados para as moscas en forma de goma, aceite e outras substancias pegajosas e dar así unha maior densidade e forza aos fíos da rede.
D. rápida
Viaxes de Gulliver Viaxe a Laputa (1725)
Apósitos médicos web
Debido a que a doazón é unha área de medicamentos cara cun gran número de restricións, científicos e médicos de todo o mundo están a traballar no desenvolvemento de métodos alternativos para reparar os danos no corpo humano. Ao mesmo tempo, o uso xeneralizado de microorganismos resistentes aos fármacos, a presenza de efectos tóxicos, alérxenos e outros efectos secundarios en antibióticos e quimioterapéuticos ditan a necesidade de buscar novos fármacos non tóxicos cun efecto antimicrobiano e un efecto estimulante nos procesos de recuperación. Propiedades similares pódense dotar, por exemplo, con apósitos e vendas anti-queimaduras. As queimaduras son unha das lesións traumáticas máis comúns no mundo. En Rusia rexístranse máis de 600 mil queimas cada ano. Polo número de mortes, as queimaduras son segundo só en feridas sufridas en accidentes de coche.
* - Sobre algunhas outras propiedades notables da web, "Biomolécula" dixo anteriormente: "Cola web intelixente» . - Ed.
Figura 1. Web Linothele megatheloides ao microscopio
Segundo a microscopía electrónica, as matrices feitas a partir da fibroína de seda e da spidroína recombinante (proteína web) difiren en parámetros dos poros. As paredes dos poros en matrices de fibroína teñen unha estrutura máis homoxénea cunha superficie rugosa escamosa, mentres que as matrices speedroin teñen unha estrutura máis solta cunha superficie perforada. A estrutura interna nanoporosa da matriz de spidroina recombinante explica a súa capacidade para formar un microambiente máis favorable para a rexeneración de tecidos no corpo. A interconexión das estruturas é un requisito previo para a distribución uniforme das células e a xerminación efectiva dos tecidos in vivo, xa que promove o intercambio activo de gas, a entrega de nutrientes e un metabolismo adecuado.
Esta sorprendente propiedade da web é coñecida desde hai moito tempo. Na medicina popular, hai unha receita: pódese unir unha web a unha ferida ou á abrasión para deter o sangue, limpándoa coidadosamente de insectos pegados e pequenas pólas.
A web ten un efecto hemostático e acelera a curación da pel danada. Os cirurxiáns e transplantólogos poderían utilizalo como material para suturar e fortalecer implantes, así como marco para o cultivo de órganos artificiais. Por exemplo, se un marco de malla dunha web está impregnado cunha solución de células nai, levarán a raíz rapidamente, os vasos sanguíneos e os nervios estiraranse ata as células. A propia web disolverase sen rastro. Usando a web, pode mellorar significativamente as propiedades de moitos materiais que se usan actualmente na medicina. Por exemplo, a web ten unha carga electrostática que axuda ás arañas a atraer ás súas presas. Esta carga web tamén se pode usar como parte dos apósitos médicos. A web está negativamente cargada e a zona danada do corpo é positiva. Así, cando a ferida interactúa coa rede, establécese un equilibrio eléctrico, que afecta positivamente o proceso de curación. Os aderezos cunha tea debido á interacción electrostática coa ferida tiran dos microorganismos e sostéñenos dentro do propio apósito, evitando que se multiplique.
A composición da web inclúe tres substancias que contribúen á súa lonxevidade: pirrolidina, fosfato de hidróxeno potásico e nitrato de potasio. A pirrolidina absorbe fortemente a auga, esta sustancia impide o secado das telas. O fosfato hidróxeno de potasio fai que a web sexa ácida e impide o crecemento fúngico e bacteriano. O baixo pH provoca desnaturalización de proteínas (fai que sexan insolubles). O nitrato de potasio inhibe o crecemento de bacterias e fungos.
Un aderezo web proporciona un fluxo de exudados e microorganismos da ferida da superficie da ferida, inhibe a microflora patóxena e ten efectos anti-edematosos e antiinflamatorios. Impregnado cun anestésico, tamén anestesia, creando condicións óptimas para o proceso de curación.
Historia da produción web
O principal problema para o uso xeneralizado de produtos que conteñen telarañas é a dificultade para obtelo a escala industrial. Durante centos de anos en Europa, a xente tentou construír granxas de seda de araña. En marzo de 1665, os prados e valos preto da Merseburg alemá foron cubertos cunha cantidade incrible dunha rede dalgunhas arañas e a partir dela as mulleres das aldeas confeccionábanse cintas e outras decoracións.
En 1709, o goberno de Francia solicitou ao científico natural René Antoine de Reaumur que atopase un substituto para a seda chinesa e tratase de usar unha rede para roupa.Recolleu unha tea de capulhas de araña e intentou fabricar luvas e medias, pero ao cabo dun tempo abandonou esta aventura por falta de material, incluso para poder producir un par de luvas. Calculou: é necesario procesar 522-663 arañas para obter un quilo de seda de araña. E para a produción industrial, requiriranse hordas de arañas e nubes de moscas para alimentalas, máis que moscas sobre toda Francia. "Non obstante", escribiu Reaumur, "é posible que co tempo poida atopar arañas que produzan máis seda que as comúns no noso estado".
Atoparon tales arañas - eran arañas do xénero Nephila. Recentemente, un envoltorio que pesaba máis dun quilo foi tecido da súa rede. Onde viven estas marabillosas arañas - en Brasil e Madagascar - os veciños usan a rede para facer fíos, panos, mantas e redes, coller capullos de ovo dos arbustos ou desfacelos. Ás veces tira un fío directamente dunha araña, que está plantada nunha caixa - só se desprende dela a punta do seu abdome con verrugas de tea de araña. Das verrugas e tira dos fíos da web.
Usando diferentes métodos e de distintas arañas, os experimentadores recibiron, por exemplo, fíos desta lonxitude: 1) durante dúas horas de 22 arañas - cinco quilómetros, 2) durante varias horas desde unha araña - 450 e 675 metros, 3) durante nove "desenroques" dunha araña dentro de 27 días - 3060 metros. O abade Camboue explorou as posibilidades da araña madagascar Goleba punctata: mellorou o seu negocio tanto que "conectou" arañas vivas en pequenos caixóns directamente a un tear especial. A máquina-ferramenta sacou fíos de arañas e de seguido teceu o mellor tecido. Arañas Goleba punctata intentou aclimatar en Francia e en Rusia, pero nada chegou. Na produción web ampla Nephila case nunca fai: por contido Nephila ou os agricultores necesitan explotacións especiais, aínda que no verán poden manterse na loggia ou na terraza. Para resolver este problema centenario, é necesario un enfoque integrado moderno e a creación de condicións óptimas para arañas e insectos o máis preto posible das naturais.
Aumento da produción web
Figura 7. Deseño dunha granxa de arañas Linothele megatheloides.
Co fin de aumentar a produción web e excluír enfermidades de alimentos vivos (cucarachas e grilos), os insectos reciben un suplemento alimentario en forma de medio nutritivo: unha fonte adicional de proteínas e vitaminas que conteñen biomasa micelial de residuos de penicilina e estreptomicina, así como bardo deshidratado - dos residuos de produción de levadura de cervexa. . O medio nutritivo almacénase ata dous anos a unha temperatura de +5 ºC. Para alimentar os insectos, a zanahoria picada e a repolo están vertidas nun medio de nutrientes esmagado. Nesa alimentación as cucarachas e os grilos non se enferman, crecen e multiplícanse rapidamente. Ao mesmo tempo, as arañas aumentan a produción web nun 60%. O uso de nutrición micelial permite estimular a reprodución de arañas e obter a web no máximo de cantidades posibles. Continuará a busca de suplementos nutricionais para aumentar a diversidade de nutrición de araña. Para crear unha granxa de reunión web, proponse un proxecto de deseño en forma de carpa redonda cun diámetro de 12 m con revestimento de tracción, similar ao traballo dunha rede.
Co desenvolvemento deste xeito ecolóxico de crear apósitos e vendas médicas, son posibles experimentos para desenvolver híbridos máis produtivos das arañas da familia Dipluridae. Hibridación intraespecífica, selección e nutrición especial en condicións cómodas non exclúen experimentos xenéticos para aumentar o tamaño das arañas. Aínda que ninguén o fai, e na sociedade dos reprodutores de araña individuais, este tema é un tabú.
É posible producir leite coa axuda de fungos e bacterias, pero por que cando hai vacas? A web en estrutura é moito máis complexa que a estrutura proteica do leite. Polo tanto, todas as buscas de análogos sintéticos da web poden arrastrar a evolución das arañas. Novas especies obtidas mediante a modificación xenética e o traballo de cría coa familia Dipluridae aumentará o tamaño das arañas e a súa produtividade na tea de araña para a produción de roupa. A web pódese tratar con silicona e tecido para roupa exterior con propiedades únicas. Tal tecido non custará máis que seda.
Conclusión
O traballo de investigación descrito forma a base dun novo tipo de gandería. Sobre esta base é posible escalar a produción da web a baixo prezo, o que significa comercializala. A demanda do mercado de apósitos feridos biioresorbibles é de 400 mil dm 2 / ano. A capacidade de mercado proxectada neste segmento é de 150 millóns de dólares.
O proxecto pódese ampliar tanto aumentando a produción como creando mini-granxas para a produción de web. Non se requiren equipos sofisticados, altas temperaturas, altas presións e materiais tóxicos para esta opción tecnolóxica. Na actualidade, por exemplo, preto de 5.000 explotacións e 300 mil apicultores afeccionados, agricultores e emprendedores individuais participan na apicultura. Non todos poden consumir mel, e os apósitos médicos ou parches con telas de telaraña serán útiles para todos. Mentres a tecnoloxía se desenvolverá e certificará, podemos ofrecer a todos que cultiven arañas e que recollan telas de telaraña. Para a esterilización, pode usar unha lámpada ultravioleta. Para achegarse de dous metros cadrados de web, precisa dun recipiente cunha femia Linothele megatheloides e dous meses. Feminino Linothele megatheloides vive 10 anos. Na parcela do xardín, pode colocar un spiderman quentado de 3 por 6 metros de tamaño con dúas habitacións. Nunha, podes coller materias primas e, na outra, facer telas de telas, tecer roupa e coser roupa. Simplemente non hai desperdicios de tal mini-fábrica.
Figura 8. Facenda de cultivo pequeno Linothele megatheloidesrecollendo as súas webs e facendo roupa no xardín.
A partir de vellas cunchas descartadas por unha araña durante o molido, pódense facer souvenirs e xoias verténdoas con resina de polímero. O veleno pódese extraer das cabezas das arañas mortas para producir medicamentos *. Os feridos e enfermos recibirán un novo medicamento - “pel” natural - e todos poden crear tal mini-produción.
O autor non vai recibir patentes e certificados sobre o tema da investigación, porque quere que este coñecemento estea a disposición de todos.
* - E pode haber moitas destas drogas (en particular, analxésicos) - a pesar da palabra singular "veleno": o veleno dunha araña pode conter centos de compoñentes tóxicos de natureza química completamente diferente. Sobre as bibliotecas de toxinas de araña dille o artigo "O gran combinador nunca soñou» . - Ed.
O segredo das glándulas araña
Os arachnólogos descubriron que a tea da araña está sacada do abdome, de onde parten as glándulas. Hai 6 verrugas de araña sobre as que se atopan os tubos de fiación. Cada especie ten un número diferente delas. A cruz ten 600 condutos.
O segredo dunha consistencia líquida e viscosa consiste en proteínas. Axuda a que a fibra solidifique instantáneamente a auga mediante a exposición ao fluxo de aire. Tubos xiratorios, onde sae o segredo, créano en forma do fío máis fino. En composición química e propiedades físicas, está preto da seda de verme de seda, pero a tea de araña é máis forte e esténdese mellor.
Na súa composición química inclúense cristais de proteína. Cando un depredador tece unha web, pende sobre ela. Se o obxecto está suspendido nunha fibra de tea de araña e o xira un número infinito de veces na mesma dirección, non se torcerá e non creará unha forza de reacción.
Unha araña, como tecer unha web, comeo xunto coa vítima en 1-2 horas. Algúns científicos cren que así compensan a proteína perdida no corpo, mentres que outros cren que un animal artrópodo está interesado na auga, que permanece en forma de orballo ou choiva.
Web nunha hora
A cantidade de tempo que se tarda en tecer unha trampa depende das condicións meteorolóxicas e do tamaño desexado. Unha pequena web en bo tempo vaise tecendo nunha hora, cos tamaños máis grandes a araña pasará 2-3 horas. Hai especies que tecen fibra todos os días - pola mañá ou á noite. Esta é a súa actividade principal, ademais da caza.
O proceso de creación dunha araña:
- unha araña presiona verrugas de tea de araña no lugar desexado (árbore, rama, parede),
- o segredo queda pegado á base
- o depredador afástase do lugar de adhesión e estira o fío no vento coas extremidades posteriores,
- o depredador fai o traballo con extremidades preliminares, que forman un marco de fíos secos,
- despois de tecer, forma espirales pegajosas.
Na construción de trampas atribúeselle un papel importante ao vento. Despois de que o depredador sacase o fío, estírao baixo o fluxo de aire. O vento leva o seu final a pouca distancia. O depredador usa unha telaraña como suxeito de movemento. Este método axuda aos arácnidos a construír trampas entre árbores e en herba alta.
Caza de presas
A construción de redes para a captura de presas é unha das razóns polas que as arañas precisan facer unha rede. A súa capacidade de inmobilización da vítima depende da estrutura da web. Algunhas especies de depredadores son tan pequenas que eles mesmos son presa de grandes insectos. O veleno introducido pola araña no corpo da vítima non actúa de inmediato. Para evitar que a presa escape, o depredador tómaa e envólvea nunha fibra, despois da que espera que a presa se converta en estado líquido.
Se comparamos a web e o pelo humano, o primeiro será máis sutil. É comparable en resistencia a fíos de aceiro.
Atracción de machos
Algunhas especies de femias arácnidas segregan un segredo de araña con feromonas durante a época de reprodución. Esta "etiqueta" atrae ao macho. A maioría das especies forman fibras sinal, pero para algúns, a iniciativa vén do macho.
Na procura dun individuo feminino para a cría, os machos tecen unha malla espermática sobre a que se illou por primeira vez unha pinga de líquido seminal. Para atraer as femias, os machos unen as súas fíos á rede da femia e póñana en movemento. Entón contáronlle o propósito da estadía. Para o apareamento, a femia vai ao espazo de telaraña do macho.
Distracción dos predadores
As polillas que orbitan crean imitacións distractivas das redes pegando telas de follas e pólas. Colocan unha "trampa" na súa rede, que tratan de enganar a un depredador. O animal escóndese non moi lonxe do maniquí e tira dos fíos, facendo movementos enganosos con eles.
Por primeira vez, unha araña capaz de facer o seu dobre foi descuberta nos bosques amazónicos polo biólogo Phil Torres. Encontrou unha rede cunha rara, ao seu xuízo, araña. Ao principio, o biólogo decidiu que estaba morto, pero, achegándose, descubriu que se trataba dunha copia habilmente feita das follas. O creador do cebo agardaba ás presas noutros lugares.
Capullo de araña
Do segredo das glándulas arañas, os depredadores tecen capullo para a posteridade. O número chega ás 100 pezas, dependendo da fertilidade da femia. Os capullos con ovos femininos están suspendidos nun lugar seguro. A cuncha de capullo está formada por 2-3 capas e está impregnada cun segredo especial que pega todas as súas partes.
Se é necesario, as femias trasladan o capullo cos ovos a outro lugar. Aparece ao órgano xirando no abdome. Se observas o capullo de forma aproximada, aseméllase a unha pelota de golf. Ovos baixo unha densa capa de fibras e forman tubérculos. Os capas para a posteridade son usados incluso por aqueles tipos de depredadores que cazan e nunca tecen telas de telaraña.
O mecanismo de protección na entrada do burato
As especies de depredadores que esgazan e cavan refuxios no chan e trenzan unha rede das súas paredes. Utilízano para fortalecer o chan, o que axuda a protexer o burato contra as condicións meteorolóxicas adversas e os adversarios naturais.
As funcións da web non rematan aí, o artrópodo úsano como:
- Medios de transporte. Un depredador móbil úsano como vehículo. Coa súa axuda, pode moverse rapidamente entre árbores, matogueiras, follas e incluso edificios. Mediante o uso de teas de araña, as arañas móvense a poucos quilómetros do punto de partida. Suben á altura, liberan a fibra de solidificación instantánea e son levados por un fluxo de aire.
- Seguro. As arañas de cabalos tecen teas de calado para asegurarse durante a caza da vítima. Fíxanse cun fío á base do elemento e dan un salto á presa. Algunhas especies de arañas, para non perder o burato, estirar a fibra dela ao saír e regresar ao longo dela.
- Refuxios subacuáticos. Son creados só por especies que viven na auga. Sábese por que precisan a telaraña ao construír buracos subacuáticos; proporcionará aire para a respiración.
- Estabilidade en superficies resbaladizas. Esta función úsana todo tipo de tarántulas. O material adhesivo das patas axúdalles a quedar nunha superficie resbaladiza.
Algunhas especies prescinden de tecer telas de araña, só cazan. Pero para moitos, ela é unha asistente no proceso de supervivencia.
Por que non se pegan?
Para moverse con calma pola trampa e non converterse na súa vítima, a araña estende fíos secos sen substancia pegajosa. É guiado na construción, polo que sabe que parte da fibra está destinada á produción e cal é seguro para el. Está á espera da vítima no centro do edificio.
Factores adicionais que axudan á araña a non adherirse á súa propia web:
- se engrasan as puntas das patas do depredador
- nas súas extremidades hai moitos pelos que reducen a área de contacto con fíos pegajosos,
- móvese dun xeito especial.
Os científicos modernos aínda non aprenderon a crear artificialmente unha web. Pero os intentos de facer unha copia exacta dela continúan. A xenética de Canadá criaba un método artificial de cabras, cuxo leite contén unha proteína de araña. Como unha araña fai unha rede, a tecnoloxía da súa teceduría é un misterio da natureza que non foi resolto polas maiores mentes.
A natureza coidou da existencia de arañas e deulles a capacidade de tecer habilmente unha rede. Ela axuda-los a conseguir comida, protexer os seus fillos e as súas casas e usala para movelos. A trampa aberta desperta o interese mundial polo seu misterio e a imposibilidade da reprodución artificial. Cada especie de arácnidos causa o maior interese e as folgas con características específicas.