Божьи прядильщики паутины дают химикам
бесплатные уроки

Джонатан Сарфати
Перевод: Артур Коханский, Алексей Калько (creationist.in.ua)
Переведено с разрешения creation.com

Присоединяйтесь к нам на Facebook!

Нажмите «Нравится», чтобы первыми узнавать о новых статьях

Паутина паука-кругопряда


Хотя кевлар® является «чемпионом»1 среди искусственных волокон из-за его способностей останавливать пули, обычная паутина во многом его превосходит. «Паучий шёлк прочнее и эластичнее, чем кевлар, который является самым крепким из созданных человеком волокон», как утверждает датский эксперт по паукам Фриц Воллрат.2 Каркасные нити паутины, принимающие на себя основную нагрузку, в сто раз прочнее стали. Кабель из этого шёлка толщиной немного больше садового шланга смог бы выдержать вес двух полностью загруженных самолётов Boeing 737.3 Кроме того он может растягиваться на 40% в длину,1 а шёлковые нити, образующие спираль паутины, могут растягиваться более чем на 200% в длину.3

Производство кевлара требует жёстких условий, в том числе кипения серной кислоты, и оставляет опасные химические отходы, утилизация которых обходится довольно дорого.1 В то же время паукам нужна обычная температура, и они используют гораздо более мягкий кислотный раствор, который производится специальными железами.2

Пауки могут создавать шёлк с разной скоростью – до 10 раз быстрее, когда прыгают вниз, скрываясь от хищника. В отличие от пауков, большинство промышленных химических процессов при такой непостоянной скорости сделали бы «грязь». Кроме того, паучий шёлк является экологичным материалом – когда в паутине уже нет нужды, пауки просто её съедают.2

Паучий шёлк обязан своей удивительной силой и эластичностью «сложности, в сравнении с которой синтетические волокна кажутся примитивными».1 Искусственные волокна – это обычно простые нити материала, а шёлковое волокно имеет сердцевину, окружённую концентрическими слоями нанофибрилл (крошечных нитей). Некоторые слои состоят из нанофибрилл, расположенных вдоль оси, тогда как другие слои состоят из нанофибрилл, навивающихся [вокруг сердцевины] подобно винтовой лестнице. Навивающиеся слои позволяют шёлку растягиваться, потому что они просто выпрямляются, а не разрываются.

Сами нанофибриллы имеют очень сложную структуру: они содержат крошечные кристаллы белка в аморфной (беспорядочной) матрице переплетённых белковых цепочек. Эти нанокристаллы имеют электрический заряд, что предотвращает скольжение цепочек, и тем самым обеспечивает прочность, в то время как аморфный материал является эластичным и позволяет волокну растягиваться.

Кабель из этого шёлка толщиной немного больше садового шланга смог бы выдержать вес двух полностью загруженных самолётов Boeing 737.

Некоторые учёные пытались сделать шёлк, проталкивая раствор белков шелка (называемых спидроинами) через крошечные отверстия. Но получившиеся волокна оказались в два раза менее прочными по сравнению с создаваемыми пауками. По всей видимости, паук производит требуемую высокую сложность, проводя спидроин через жидкокристаллическую фазу, в которой палочковидные молекулы выстраиваются параллельно друг другу (при производстве кевлара также используется жидкокристаллическая фаза).

Кристофер Вини из Университета Хериота-Уатта в Эдинбурге считает, что это позволяет более лёгкое движение потока, тем самым экономя энергию.1 Жидкое состояние также выстраивает нужным образом молекулы белка, благодаря чему они могут образовывать нанокристаллы и спиральные нанофибриллы. По всей видимости, это происходит в длинном s-образном протоке паука, где вода одновременно сжимается и выкачивается. Благодаря этому гидрофобные (водоотталкивающие) части белков выстраиваются снаружи и образуются нанокристаллы, а также обеспечивается возможность формирования волокон.

Сегодня пауки обычно используют паутину для поимки насекомых и другой добычи. Но некоторые детёныши пауков ловят пыльцу для еды,4 что подсказывает нам, какой могла быть функция паутины до грехопадения.5


[Добавление: информативная обзорная статья, Fritz Vollrath and David Knight, Liquid crystalline spinning of spider silk, Nature 410(6828):541–548, 29 марта 2001 года, подробно рассматривает целый ряд важных вопросов, в том числе: высокую прочность; анализ зависимости напряжение-деформация; состав спидроинов (учитывая некоторые несущественные аминокислоты); жидкокристаллическое прядение; специфический тип жидких кристаллов, называемый нематической фазой, в которой палочковидные молекулы расположены параллельно друг другу (эта фаза используется в жидкокристаллических дисплеях); обычная внешняя вытяжка, используемая в промышленном прядении, а также более совершенная технология внутренней вытяжки, которая до сих пор не воспроизведена в человеком; как многому мы можем научиться, изучая анатомию паука; гиперболическую геометрию s-образного протока, благодаря которой материал удлиняется равномерно, предотвращая дисклинации (дефект, уменьшающий прочность, аналогично дислокациям в твёрдых кристаллах); структурную сложность шёлка, которая оказалась даже выше, чем считалось ранее. Увы, статья как обычно, приписывает авторство всего этого эволюции, без малейших тому подтверждений. Но эксперт по кевлару доктор Патрик Янг согласен с данной статьёй журнала Creation, что паучий шёлк является свидетельством существования Создателя – см. интервью]

Статьи по теме

Видео по теме

Ссылки и примечания

  1. Fox, D., The Spinners, New Scientist162(2183):38–41, April 1999. См на стр. 1 цитату, на которой основано название нашей статьи.
  2. How spiders make their silk, Discover19(10):34, октябрь 1998 г. 
  3. Stokstad, E., Spider genes reveal flexible design, Science 287(5457):1378, февраль 2000 г. | PMID: 10722376.
  4. Nature Australia26(7):5, Summer 1999–2000 г. 
  5. Pollen-eating spidersCreation22(3):5, 2000 г.

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ!

Наверх