Spindelsilke är naturens mirakelfiber

Spindelsilke är en av de mest mirakulösa naturliga ämnena på jorden. De flesta byggnadsmaterial är antingen starka eller elastiska, men spindel siden är båda. Det har beskrivits som starkare än stål (som inte är riktigt exakt men nära), mer ogenomträngligt än Kevlaroch stretchigare än nylon. Den tål mycket belastning innan den bryts, vilket är själva definitionen av ett tufft material. Spindelsilke leder också värme och är känt för att ha antibiotiska egenskaper.

Alla spindlar producerar siden från de minsta hoppande spindel till det största tarantel. En spindel har speciella strukturer som kallas spinnerets i slutet av buken. Du har förmodligen sett en spindel bygga en web, eller rappelling från en sidentråd. Spindeln använder bakbenen för att dra silksträngen från spindlarna, lite för lite.

Men vad är spindelsilke, exakt? Spindelsilke är en fiberfiber, producerad av en körtel i spindelns buk. Körteln lagrar silkeprotein i flytande form, vilket inte är särskilt användbart för att bygga strukturer som banor. När spindeln behöver silke passerar det flytande proteinet genom en kanal där den får ett surt bad. Som den

Strukturellt består silke av skikt av amorfa och kristallina proteiner. De fastare proteinkristallerna ger siden sin styrka, medan det mjukare, formlösa proteinet ger elasticitet. Protein är ett naturligt förekommande polymer (i detta fall en kedja av aminosyror). Spindelsilke, keratin och kollagen är alla bildade av protein.

Spindlar kommer ofta att återvinna värdefulla silkeproteiner genom att äta sina banor. Forskare har märkt silkeproteiner med hjälp av radioaktiva markörer och undersökt nytt siden för att bestämma hur effektivt spindlar upparbetar siden. Det är anmärkningsvärt att de har hittat spindlar som kan konsumera och återanvända silkeproteiner på 30 minuter. Det är ett fantastiskt återvinningssystem!

Detta mångsidiga material kan ha obegränsade tillämpningar, men att skörda spindelsilke är inte särskilt praktiskt i stor skala. Att producera ett syntetiskt material med egenskaperna hos spindelsilke har länge varit den heliga gral för vetenskaplig forskning.

Forskare har studerat spindelsilke i århundraden och lärt sig ganska mycket om hur spindelsilke tillverkas och används. Vissa spindlar kan faktiskt producera 6 eller 7 typer av siden med olika sidenkörtlar. När spindeln väver en sidentråd, kan den kombinera dessa olika sorters silke för att producera specialfibrer för olika ändamål. Ibland behöver spindeln en klibbigare silksträng, och andra gånger behöver den en starkare.

Som du kanske föreställer dig, använder spindlar sin silkeproducerande kompetens. När vi tänker på spindlar som snurrar siden, tänker vi vanligtvis på dem som bygger banor. Men spindlar använder siden för många ändamål.

1. Spindlar Använd silke för att fånga rov

Den mest kända användningen av silke av spindlar är för att konstruera banor, som de använder för att fånga byte. Vissa spindlar, som orb vävare, konstruera cirkulära banor med klibbiga trådar för att fastna flygande insekter. Handväskespindlar använder en innovativ design. De snurrar ett upprätt silkeslang och gömmer sig inuti det. När ett insekt landar på utsidan av röret, klipper spindelvävspindeln silket och drar insektet inuti. De flesta nätvävande spindlar har dåligt syn, så de känner byte på nätet genom att känna för vibrationer som reser över silksträngarna. En ny studie visade det spindelsilke kan vibrera vid ett brett frekvensområdeoch låter spindeln känna rörelser "så små som hundra nanometer - 1/1000 bredden på ett mänskligt hår."

Men det är inte det enda sättet att spindlar använder silke för att fånga måltider. Bolasspindeln snurrar till exempel ett slags fiske av silke - en lång tråd med en klibbig boll i slutet. När ett insekt går förbi slänger bolasspindeln linjen vid rovet och drar i sin fångst. Nätgjutningsspindlar snurrar en liten bana, formad som ett litet nät, och håller den mellan deras fötter. När ett insekt närmar sig, kastar spindeln sitt sidenät och fäster rovet.

2. Spiders User Silk to Subdue Prey

Vissa spindlar, som spindelnät spindlar, använd silke för att dämpa sitt byte fullständigt. Har du någonsin sett en spindel ta en fluga eller en mal och snabbt linda den i siden som en mamma? Spindelnät spindlar har speciella setae på fötterna, som gör det möjligt för dem att vinda klibbigt siden tätt runt ett kämpande insekt.

3. Spindlar använder silke för att resa

Alla som läste Charlotte's Web som barn kommer att bli bekant med detta spindelbeteende, känt som ballooning. Unga spindlar (kallade spindlar) sprids snart efter att de kom ut från deras äggsäck. I vissa arter kommer spindeln att klättra på en utsatt yta, höja buken och kasta en sidentråd i vinden. När luftströmmen drar i silksträngen blir spindeln luftburen och kan transporteras i miles.

4. Spindlar använder silke för att hålla sig från att falla

Vem har inte blivit skrämd av en spindel som plötsligt faller ner på en sidentråd? Spindlar lämnar vanligtvis ett spår av silkelinje, känd som en dragline, bakom dem när de utforskar ett område. Silkesäkerhetslinjen hjälper spindeln att hålla sig obehindrad. Spindlar använder också draglinjen för att stiga ner på ett kontrollerat sätt. Om spindeln hittar problem nedan kan den snabbt stiga upp linjen till säkerhet.

5. Spindlar använder silke för att försvinna

Spindlar kan också använda draglinjen för att hitta vägen hem. Om en spindel vandrar för långt från sin reträtt eller hål kan den följa sidenlinjen tillbaka till sitt hem.

6. Spindlar använder silke för att ta skydd

Många spindlar använder siden för att konstruera eller förstärka ett skydd eller reträtt. Både tarantulas och vargspindlar gräva hålor i marken och fodra sina hem med siden. Vissa webbbyggande spindlar konstruerar speciella retreat inom eller i anslutning till deras banor. Trattvävarspindlar snurrar till exempel en konformad reträtt på ena sidan av sina banor, där de kan hålla sig dolda från både rov och rovdjur.

7. Spindlar Använd silke för att para

Innan parning måste en manlig spindel förbereda och förbereda spermierna. Manliga spindlar snurrar siden och konstruerar små spermier, just för detta ändamål. Han överför spermier från könsöppningen till den speciella webben och tar sedan upp spermierna med pedipalerna. Med spermierna säkert lagrade i pedipalpsna kan han söka efter en mottaglig kvinna.

8. Spindlar använder silke för att skydda deras avkommor

Kvinnliga spindlar producerar särskilt hårt siden för att konstruera äggsäckar. Hon sätter sedan sina ägg in i säcken, där de kommer att skyddas mot vädret och potentiella rovdjur som de utvecklas och kläcks till små spindlar. De flesta moderspindlar fäster äggsäcken på en yta, ofta nära hennes webbsida. Vargspindlar tar inte chanser och bär äggsäcken förrän avkomman kommer upp.

_källor:

• _{Borror och Delongs introduktion till studien av insekter, 7: e upplagan, av Charles A. Triplehorn och Norman F. Johnson.}
• _{Encyclopedia of Entomology, 2: a upplagan, redigerad av John L. Capinera.}
• _{ASU-forskare upptäcker mysterierna med spindelsilke, Arizona State University, 27 januari 2013.}
• _{Iowa State ingenjör upptäcker spindel siden leder värme såväl som metaller, Iowa State University, 5 mars 2012.}
• _{Att sänka pH reglerar spindelens silkeproduktion, Sveriges lantbruksuniversitet, 12 maj 2010.}
• _{Stanford-forskare kastar nytt ljus på Mysteries of Spider Silk, Stanford University, 4 februari 2013.}
• _{Bugs styr! Introduktion till Insektens värld, av Whitney Cranshaw och Richard Redak.}
• _{Spiders, Smithsonian National Museum of Natural History webbplats.}
• _{Spindlar lyssnar på deras webb, av Carrie Arnold, National Geographic-webbplats, 5 juni 2014.}
• _{Nätgjutningspindlar, Australian Museum webbplats.}
• _{Purseweb-spindlar, University of Kentucky Entomology webbplats.}