Молекулярные биологи из нескольких американских университетов впервые выяснили строение паутины пауков-кругопрядов. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами. В будущем учёные хотят заменить паутину на более доступный материал — фиброин шелкопряда. Текстура паутины появилась ещё в ранних версиях Survival Test, но не использовалась до Beta 1.5.
Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
Это открытие позволит им синтезировать новые сверхпрочные материалы. Контент недоступен Черная вдова — вид пауков, распространенный в Северной и Южной Америке, но встречается и на других континентах. Взрослый паук окрашен в чёрный цвет. У самок можно заметить красное пятно в виде песочных часов на нижней стороне брюшка.
Ученым давно известна аминокислотная последовательность для создания протеинов паучьего шелка.
Внутри железы это вещество находится в жидком состоянии, но как только оно попадает на воздух, моментально застывает в виде нитей. Главным компонентом паутинной нити является белок фиброин, который в контакте с воздухом придает ей прочность. Считается, что одна нить паутины в несколько раз прочнее человеческого волоса такой же толщины. У пауков есть несколько типов желез, каждая из которых производит определенный тип паутины. Одна разновидность нужна для создания основы ловушки, другая используется для плетения «ловчей» сети, третья — для связывания жертвы и так далее. Паук выпускает паутину из паутинной железы Как плетется паутина?
Основой каждой паучьей ловушки являются несущие нити в количестве 3-4 штук. Это самая прочная часть паутины. На основу крепятся радиальные нити, каждый конец которых крепится к опоре в виде ветки дерева, листьев растений и так далее. На радиальные нити паук наносит ловчую спираль, которая является самой липкой частью ловушки.
Галле, Германия, направляли лучи ионизированных соединений металла на шёлковые нити паука-кругопряда Araneus diatematus с помощью технологии атомно-слоевой эпитаксии ALD.
Каждое шёлковое волокно покрывалось тонким слоем оксида металла, некоторые ионы металла проникали сквозь волокно. Учёные пробовали цинк, алюминий и соединения титана, каждый из которых улучшил механические свойства шёлка. Кроме того, волокна стали более эластичными, повысилась их тягучесть.
По химическому составу и физическим свойствам паутина близка к шелку тутовых шелкопрядов и гусениц, только она гораздо прочнее и эластичнее: если нагрузка разрыва для гусеничного шелка составляет 33-43 кг на 1 мм2, то для паутины - от 40 до 261 кг на мм2 в зависимости от вида!
Паутину могут выделять и другие паукообразные, например, паутинные клещи и ложноскорпионы. Однако подлинного мастерства в плетении паутины достигли именно пауки. Ведь важно не только уметь делать паутину, но и производить ее в большом количестве. Кроме того, «ткацкий станок» должен быть расположен в том месте, где им удобнее пользоваться.
У ложноскорпионов и паутинных клещей сырьевая база паутины располагается... В условиях борьбы за существование преимущество получают животные, у которых голова утяжелена мозгами, а не паутиной. Такими и являются пауки.
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
Одни из них мягкие и пушистые, другие — твердые и жесткие. Пауки могут плести все эти виды паутины. Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. Вначале создается «фундамент» — нижние внешние тяжелые нити, в форме неправильного четырехугольника. Следующими конструируются спицы колеса, поддерживающие 3—4 витка спирали. В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали. Другой вид паутины называется листовой паутиной.
Это плоские воронкообразные или куполообразные поверхности волокон. Паук живет с обратной стороны.
Молекулы гликопротеидов могут образовывать жидкие кристаллы со стержневидными фрагментами, которые укладываются параллельно друг другу, что придает структуре прочность твердого тела при сохранении способности течь подобно жидкости. В паутине содержатся и неорганические вещества — гидрофосфат калия и нитрат калия. Их функции сводятся к защите паутины от грибков и бактерий и, вероятно, созданию условий для образования самой нити в железах. Отличительная особенность паутины — экологичность. Она состоит из легко усваиваемых природной средой веществ и не вредит этой среде. В этом отношении паутина пока не имеет аналогов, созданных руками человека. Паук может выделять до семи разных по строению и свойствам нитей: одни — для ловчих «сетей», другие — для собственного перемещения, третьи — для сигнализации и т. Почти все эти нити могли бы найти широкое применение в промышленности и быту, если бы удалось наладить их широкое производство.
Однако «приручить» пауков, как тутовых шелкопрядов, организовать своеобразные паучьи фермы вряд ли возможно: агрессивные привычки пауков и черты единоличника в их характере вряд ли позволят это сделать. А для производства всего 1 м ткани из паутины требуется «работа» более 400 пауков. Можно ли воспроизвести химические процессы, проходящие в теле пауков, и скопировать природный материал? Ученые и инженеры уже довольно давно разработали технологию кевлара — арамидного волокна: получаемого в промышленных масштабах и приближающегося по свойствам к паутине. Волокна из кевлара в пять раз слабее паутины, но все же настолько прочны, что их используют для изготовления легких пуленепробиваемых жилетов, защитных шлемов, перчаток, канатов и др. Но кевлар получают в среде горячих растворов серной кислоты, в то время как пауку требуется обычная температура. Химики пока не знают, как приблизиться к таким условиям.
Исследование Паутина Знаете ли вы, какие гены отвечают за свойства паутины и как их можно использовать для производства сверхпрочных материалов? В 2019 году был расшифрован геном мадагаскарского паука, плетущего самую прочную паутину в 2 раза прочнее обычной паутины. Это позволило узнать строение белка, делающего его ловчие сети в 10 раз прочнее кевлара. Прочность паутины мадагаскарского паука связана с её большей растяжимостью.
Известно, что паутина состоит из белков, называемых спидроинами, которые изначально находятся в растворе, а потом как-то превращаются в твёрдую нить. Превращение происходит опять же в водном растворе то есть белки не обезвоживаются , при обычной температуре и при том довольно быстро. Что же заставляет растворённые паутинные белки превращаться в твёрдую и гибкую нить? Спидроины — белки довольно крупные, состоящие в среднем из 3 500 аминокислот, большей частью организованных в повторяющиеся последовательности. Наиболее важными для создания паутинной нити являются аминокислоты на концах полипептидной цепи, и у разных пауков концевые последовательности спидроинов сходны между собой. Образуя нить, молекулы белков меняют пространственную структуру. Происходит это под влиянием градиента рН в паутинных железах пауков: в одном их конце кислотность выше, чем в другом, и в какой-то точке перепад рН заставляет спидроины приобретать особо прочную укладку. Детали процесса попытались выяснить Марлен Андерссон Marlene Andersson и её коллеги из Института сельскохозяйственных наук в Упсале и Каролинского института.
Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой
| Паутина — Википедия Переиздание // WIKI 2 | Нить паутины имеет внутреннее ядро из белка, называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных нановолокон. |
| Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды | Генетики выяснили, из чего состоит секрет паутины пауков Caerostris darwini, считающейся самой прочной. |
| Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой | Команда российских исследователей создала уникальный материал, способный заживлять раны человека и ускорять его выздоровление. Он сделан на основе «искусственной паутины». Это совместная разработка НИЦ «Курчатовский институт», МГУ имени М. В. Ломоносова. |
| Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов — Нож | "Понимание вклада этих концевых белковых групп в прочность волокон паутины позволит нам разрабатывать новые белки и делать из них новые типы волокон. |
| Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой - новости экологии на ECOportal | Для того чтобы самому передвигаться по своей паутине, паук делает и сухие нити, которые тянутся от центра наружу, а между ними находятся нити ловчие. |
Материал прочнее паутины
Блогер решил проверить, реально ли создать прочный материал из жидкости, как это показано в фильме. Для этого ему понадобились искусственный шёлк, серная кислота, аммиак и малахит. Опыты Джей Ти начал с лаборатории Джей Ти перетёр минерал и добавил получившуюся крошку в раствор аммиака. Когда жидкость в колбе приобрела насыщенный синий цвет, он бросил в неё немного хлопка. Блогеру удалось создать нить из жидкости Затем блогер перелил получившуюся жидкость в шприц и выдавил её в колбу с серной кислотой. Джей Ти получил тонкую нить, вот только она оказалась не особо прочной. Блогер объяснил, что прочную «паутину» можно создать только в заводских условиях. Именно поэтому изобретатель решил обойтись покупным тросом из высокопрочного волокна.
Джей Ти решил использовать высокопрочное волокно Дальше Джей Ти пообещал не хитрить, но перед ним встала новая задача: сделать так, чтобы его паутина была не только прочной, но и липкой.
Сейчас ученые находятся в поиске инвестора и планируют уже к лету выйти на отечественный рынок.
Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали. Оно находится сверху. Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой. Паук заполняет его воздухом, принося с поверхности с волосками брюшка.
Лапки 3 , которых у паука 8 штук плетут поступающую из отверстий жидкость, делая из неё нить. Алгоритм плетения Мы надеемся, что сумели рассказать Вам немного о прочности паутины, а также из чего и как паук ее плетет. Если у Вас есть желание более подробно изучить особенности данного процесса, то предлагаем Вам зайти на сайт большой советской энциклопедии и прочитать статью про пауков.
Структура, состав и виды паутины
Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям. Пауки не запутываются в паутине, потому что знают, как правильно по ней ходить Как пауки создают сложную структуру паутины? По данным научного издания Science Alert , недавно ученые из Университета Джона Хопкинса использовали камеру ночного видения и искусственный интеллект, чтобы проследить за каждой из восьми конечностей пауков во время плетения сети. По словам исследователя Эндрю Гордуса Andrew Gordus , во время прогулки с сыном он задумался: как крошечный мозг пауков позволяет им плести настолько сложные узоры? Расположение головного мозга паука В качестве подопытных животных они взяли шесть не ядовитых пауков вида Uloborus diversus. Они не вырастают больше нескольких миллиметров и обитают в США. Используя инфракрасные камеры они снимали процесс плетения паутины.
Так как обычному человеку было бы слишком сложно проследить за движением каждой конечности пауков, они обучили нейросеть отслеживать 26 точек: основание тела пауков, бедренную и большеберцовую кость каждой ноги, а также переднюю и самую заднюю точки тела. Паук вида Uloborus diversus Оказалось, что каждый паук плетет паутину по одному и тому же алгоритму. Объяснять каждое их движение нет смысла — это слишком долго и нудно, поэтому лучше просто посмотреть видео ниже.
В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. Правда и с геномным редактором пришлось немало поработать. Ввести в геном бактерии полный ген, отвечающий за производство паутины, не удалось, и ученым пришлось «разрубить» этот ген на несколько частей и ввести его по кусочкам.
Образующееся в них белковое вещество жидкое, но, едва выйдя на воздух, сразу же застывает, превращаясь в тончайшую нить. Созданные из нее паутины бывают разных видов и разного назначения, некоторые, например, служат для пауков убежищами. Но самые сложные «колесообразные» конструкции для ловли добычи создают пауки-кругопряды. У них и паутинных желез больше, чем у других пауков, поэтому паутинная нить получается… шести разных типов. Комбинируя их, паук и строит свою ловчую сеть, находясь в постоянном движении. Вначале создается основа — тяжелые внешние нити, натянутые между ветками или стволами.
Они очистили её от продуктов жизнедеятельности насекомых, после чего поместили в реакционный аппарат автоклав для сольвотермального синтеза. Там на поверхности волокон паутины были синтезированы углеродные точки класс наночастиц. NEWS В результате учёные получили гибридный материал с уникальными оптическими свойствами, который может применяться при создании нитей для хирургических швов. По словам специалистов, нити на основе такого материала будут экологичнее, функциональнее и эластичнее, чем те, которые сейчас используются в хирургии. Учёные отмечают, что материал также будет способствовать обнаружению патогенных микроорганизмов, провоцирующих различные заболевания. Также эти наночастицы могут служить сенсором для обнаружения патогенов, поскольку при взаимодействии с ними свечение снижается и оптический отклик не наблюдается. Обычно, когда мы светим на наш материал фонарём с синим светодиодом, мы видим, как он материал становится красным.
Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
Исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) изучили механизм, который делает паутину прочнее стали. Металлическая паутина: сделано в Германии О том, что паутина – вещь прочная, знают в наше время все. Результаты исследований показали, что белок, входящий в состав паутины, делает ее в пять раз прочнее стали и в три раза прочнее кевлара. Текстура паутины появилась ещё в ранних версиях Survival Test, но не использовалась до Beta 1.5.
Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
| Из чего состоит паутина и как пауки плетут свои ловушки? | Паутину способны выделять представители ряда групп паукообразных (пауки, ложноскорпионы, некоторые клещи) и губоногие многоножки. |
| Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы | Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами. |
| Инновационные компоненты для омоложения кожи начали добывать из паутины | Белки на основе паутины стали основой уникального крема, разработанного российским стартапом, повышает регенеративные свойства кремов 26.02.2023, Sputnik Казахстан. |
| Откуда пауки берут паутину? Как пауки плетут паутину? :: Ответы на вопросы юных почемучек | Возможно, именно высокое содержание глициновых остатков во внешних доменах спидроинов (остальные аминокислотные остатки находятся внутри структуры белков паутины) и делает паучий шелк биосовместимым. |
| Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков | Российские учёные создали из натуральной паутины и наночастиц гибридный материал с флуоресцентными свойствами, который можно использовать при производстве нитей для хирургических швов. |
Исследование показало, почему паутина не гниет
В природных условиях паутина разлагается чрезвычайно медленно, и до сих пор биологи не понимали, почему так происходит. Проблема с рекомбинантным волокном паутины в том, что главный компонент натуральных паучьих нитей — бета-нанокристаллы — трудно получить без значительной генной модификации. Паутина, вязкое выделение паутинных желёз некоторых паукообразных, застывающее на воздухе в виде нитей.
Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные?
А паук серебрянка строит паутинный воздушный колокол и там поджидает свою добычу. Некоторые виды пауков пристраивают к круглой ловушке еще и длинную лестницу, которая существенно повышает внезапность появления паука и тем самым эффективность самой охоты. Паук-бола североамериканский использует паутину по-другому. Он выпускает ниточку длиной около 5 см. К ее кончику прикреплена бусинка клея, которой паук наносит жертве хлесткий удар. Этот клей содержит особые химические вещества, привлекающие самцов мотыльков. Паук размахивает ловчей нитью, привлекая добычу запахом. Едва жертва приблизится, он наносит ей удар, намертво приклеивая к шарику, и подтягивает к себе. Паук-ловильщик, например, сплетает ловчую сеть, а потом, свесившись на паутине вниз головой, поджидает свою жертву, держа сетку ножками.
Различие паутины по видам пауков В зависимости от вида, пауками может сплетаться разная паутина, которая является своеобразной «визитной карточкой» членистоногого. Круглая паутинка Такой вариант паутины смотрится необыкновенно красиво, но является смертоносной конструкцией. Как правило, круглая паутина подвешивается в вертикальном положении и имеет часть клейких нитей, что не позволяет выбраться из неё насекомому. Плетение такой сети осуществляется в определенной последовательности. На первом этапе изготавливается внешняя рамка, после чего выполняется прокладка радиальных волокон от центральной части к краям. Спиральные нити вплетаются в самом конце. Это интересно! Круглая паутина средних размеров имеет более тысячи точечных соединений, а для её изготовления требуется более двадцати метров паутинного шёлка, что делает конструкцию не только очень легкой, но и невероятно прочной.
Информация о наличии добычи в такой ловушке поступает к «охотнику» посредством специально вплетаемых сигнальных нитей. Появление каких-либо разрывов в такой паутине вынуждает паука заниматься плетением новой сети. Старая паутина, как правило, поедается членистоногими. Прочная паутина Такой вид паутины присущ для пауков-нефилов, широко распространённых на территории Юго-Восточной Азии. Построенные ими ловчие сети часто достигают в диаметре пару метров, а их прочность позволяет легко выдерживать вес взрослого человека. Такие пауки ловят в свою прочную паутину не только обычных насекомых, но и некоторых мелких птиц. Как показывают результаты исследований, пауками такого вида может вырабатываться порядка трёх сотен метров паутинного шёлка ежедневно. Паутина-гамак Маленькие, круглые «пауки-монетки» плетут одну из самых сложных паутинных конструкций.
Такими членистоногими ткутся плоские сети, на которых паук располагается и ожидает свою добычу. От основной сети вверх и вниз отходят специальные вертикальные нити, которые прикрепляются к расположенной поблизости растительности. Любые летающие насекомые быстро запутываются в вертикально сплетенных нитях, после чего падают на плоскую паутину-гамак. Исследование Цель: определить влияет ли на качество и внешний вид паутины перепад температуры. Приборы и материалы: герметичный полиэтиленовый пакет, морозильная камера, градусник, паутина. По внешнему виду и качеству осталась клейкой паутина не изменилась. По качеству паутина не изменилась-осталась клейкой. Вывод: на внешний вид паутины и ее качество клейкость не влияет резкий перепад температуры воздуха.
Но я провела другой эксперимент. Собрала паутину у печки и в погребе, затем положила паутину на чистый белый лист, побрызгала ее лаком для волос. Сравнила, две собранные паутины и обнаружила, что их внешний вид разный. А также свойства отличаются, на ощупь - паутина, которую паук сплел в погребе, оказалась более прочной. В ходе работы я узнала много нового о жизни пауков. Узнала, что паук паутину использует не только для ловли добычи, как предполагала. Узнала, какие бывают виды паутины и как их паук плетёт. Опыты подтверждают, что такие разнообразные свойства паутины придают ей огромное значение в жизни пауков.
Обеспечивая пауков необходимым для жизни теплом и пищей. Проведя исследование, я убедилась, что на прочность паутины влияют свет, температура и влажность. Клеящее вещество, которое скрепляет между собой нити паутины, меняет свою клейкость в зависимости от погодных условий. Установлено, что нахождение паутины в сухом и жарком месте уменьшает ее прочность. Прямые солнечные лучи еще больше ослабят соединения нитей между собой и сделают паутину еще менее прочной. Что и доказано в моем опыте, в погребе паутина прочнее, так как температура гораздо ниже, чем в доме, да еще и рядом с печкой. Я так же узнала: - что у пауков разная форма паутины. Паучиха откладывает в кокон яйца.
Внутри паутинной железы она существует в жидкой форме. При выделении через многочисленные прядильные трубочки, открывающиеся на поверхности паутинных бородавок , происходит изменение структуры белка, вследствие чего он затвердевает в форме тонкой нити. В дальнейшем паук переплетает эти первичные нити в более толстое паутинное волокно. По прочности паутина близка к нейлону и значительно прочнее сходного с ней по составу секрета насекомых например, гусениц тутового шелкопряда. Согласно одному из предположений различия обусловлены тем, что пауки формируют волокно, свисая на нём. Пойманную добычу пауки также часто заворачивают в сеть.
Паутина не является практичным техническим материалом, но материалы, которые пытаются разработать учёные, представляют собой искусственные волокна, которые имитируют её свойства. Если им это удастся, результатом могут стать сверхпрочные ткани. Еще нет комментариев, станьте первым коментатором! Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
По их словам, на основе паутины можно разрабатывать ранозаживляющие повязки и пластыри, написал Piter. Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. Главными качествами паутины являются эластичность и прочность, которым в природе нет аналогов. Реклама «Большинство других материалов либо очень прочные, при этом хрупкие, либо у них большая ударная вязкость, но при этом маленькая прочность на разрыв.
Как пауки делают паутину
Основной материал паутины — это два вида белков: более прочный спидроин I и более упругий спидроин II. Российские ученые создали материал, который помогает предотвращать бактериальные инфекции после операции. Они объединили паутину и наноматериал — углеродные точки. Предполагалось, что белки «ждут» процесса создания паутины в виде «строительных блоков» — сферических мицелл наноразмера. Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах. Стоит отметить, что большинство паутин строится под покровом ночи, чтобы паутина быстрей переходила из жидкого в твёрдое состояние. По мнению ученых, именно PPII helix подвергается внутримолекулярным взаимодействиям, из-за которых паутина моментально становится прочной.
Отзывы и комментарии
- Отзывы и комментарии
- Как пауки делают паутину и как ее используют люди? Наталья Носова
- Образование паутины
- Виды паутины, описание, химический состав и откуда выходит нить
- Материал прочнее паутины