关于蜘蛛丝的8个迷人事实

蜘蛛网很难给人留下良好的第一印象。即使你不是它们设计用来捕捉的昆虫之一，你脸上突然覆盖着一层蛛丝也会很烦人，如果你不知道蜘蛛最后在哪里，可能会感到惊慌。

不过，对于我们这些体型足够大的人来说，蜘蛛丝值得再看一看。不仅是它的创造者对人类危害小得多比通常认为的要多——而且经常利大于弊但它们的丝绸是一种被严重低估的自然奇观。尽管这种超级材料对我们来说毫无用处，但它仍然值得钦佩，它恰好也为人类提供了巨大的潜力。

我们有很多理由喜欢(或至少容忍)我们的蛛形目邻居，但如果你不能与蜘蛛和平相处，至少可以考虑为它们的蛛丝破例。除了捕捉蚊子和其他烦人的昆虫，蜘蛛丝还有许多令人难以置信的能力，其中许多是人类想要模仿的。几个世纪以来，我们一直在尝试驾驭魔法蜘蛛丝在美国，科学家们终于揭开了一些最有希望的秘密。

让我们来仔细看看是什么让蜘蛛丝如此壮观，无论是作为生物奇迹还有一个生物模拟的宝藏:

1.蜘蛛丝比钢还重。

蜘蛛丝是比棉花轻一直到比人类头发细1000倍但对于这样一种纤细的物质来说，它的强度也令人难以置信。这种巨大的力量对蜘蛛来说是至关重要的，它们需要它们的蛛丝来承受一系列的破坏性力量，从被困昆虫的疯狂拍打到强大的风和雨。

不过，对于我们这种体型的动物来说，很难掌握蜘蛛丝的强度比例，除非我们用熟悉的术语来描述。例如，将蜘蛛丝与钢进行比较可能听起来很荒谬，但以单位重量为基础，蜘蛛丝更坚固。它可能缺乏钢的刚度，但它具有类似的抗拉强度和更高的强度密度比。

在数量上，蜘蛛丝比同样直径的钢强5倍简报来自布里斯托大学化学学院。它还与凯夫拉纤维进行了比较，凯夫拉纤维的强度等级更高，但断裂韧性低于某些蜘蛛丝，根据美国化学学会(ACS)。蜘蛛丝也很有弹性，在某些情况下，它可以拉伸到原来长度的四倍而不断裂，并且在零下40摄氏度以下仍能保持强度。

甚至有人提出，一根铅笔宽的蜘蛛丝可以让一架波音747飞机停下来，但显然没有经过测试。然而，在更自然的弯曲中达尔文吠蛛马达加斯加的蜘蛛可以把它的拖丝伸展到25米(82英尺)，穿过大河，形成世界上已知最大的蜘蛛网。

2.蜘蛛丝的多样性令人惊讶。

与只生产一种丝的产丝昆虫不同，蜘蛛可以生产多种丝，每一种都有自己的用途。生物学家和蜘蛛丝专家谢丽尔·哈亚希(Cheryl Hayashi)最近表示，没有人确定存在多少种类型他告诉美联社，但研究人员已经发现蜘蛛丝的几个基本类别每一种都由不同的丝腺产生。一只蜘蛛通常至少能织出三到四种蛛丝，有些球蛛能织出七种蛛丝。

以下是七种已知的丝腺，以及每种丝的用途:

• Achniform:产生缠绕丝，用于包裹和固定猎物。
• 总:为粘丝的外层产生“胶水”滴。
• 壶状腺(主要):生产粘贴式拖丝是最强的一种蜘蛛丝。拖丝有多种用途，包括蛛网的非粘性辐条，以及蜘蛛使用的像电梯一样的支撑线。
• 壶状腺(小):小壶腹部腺的丝不如大壶腹部腺的丝那么结实，但由于它的弹性更高，所以也一样坚韧。它被用于很多方面从织网到包裹猎物。
• Cylindriform:产生较硬的丝来保护卵囊。
• 鞭状:产生网的捕获线的弹性核心纤维。这些纤维被聚合腺的胶水包裹着，它们的弹性让胶水有时间在猎物从蛛网上反弹之前发挥作用。
• 梨形的:产生附着线，形成附着盘，将丝线固定在表面或另一根丝线上。

Hayashi已经收集了几十种蜘蛛的丝腺，但她和其他科学家仍然只触及了表面，她告诉美联社，世界上已知的蜘蛛种类超过48,000种。

3.蜘蛛能做丝绸风筝、弹弓、潜艇等等。

蛛丝为蜘蛛提供了广泛的住房选择，从标志性的螺旋网到管道、漏斗、活板门，甚至潜艇。后者大多是由半水生物种建造的，比如生活在海滩上的鲍勃马利蜘蛛，它的空气室可以度过涨潮，但有一种已知的物种——蜘蛛潜水钟蜘蛛-几乎一生都在水下度过。它只有在捕捉猎物或补充空气时才会离开气室，但即使这样也不经常发生，因为丝泡可以吸入溶解氧从外面的水里。

丝绸也可以用于运输。许多蜘蛛能做丝帆，这样它们就能乘着丝帆长途跋涉乘风而行这被称为“气球”。这是小蜘蛛从出生地分散的常见方式，但一些物种成年后也使用空中旅行。即使没有风，蜘蛛仍然可以飞过去利用地球的电场．在短途旅行中，一些球体织工用丝来用弹弓攻击猎物，依靠丝绸的弹性后坐力像火箭一样加速。

来自亚马逊雨林的一种蜘蛛用蛛丝制造了小丝塔，周围环绕着小尖桩篱笆，这是蜘蛛丝最奇怪的用途之一。人们对这些绰号为“建造者”的人知之甚少Silkhenge蜘蛛因为这些建筑有点像巨石阵。不过，研究人员至少已经知道了丝亨格本身的用途:它似乎是一个保护游戏围栏为了蜘蛛的孩子。

4.当蛛丝离开蜘蛛的身体时，它会从液体变成固体。

丝腺中含有一种被称为“纺丝剂”的液体，一种被称为蜘蛛蛋白的蛋白质排列在液晶溶液中。这通过细小的管道从丝腺传播到吐丝器，在那里蛋白质开始排列并部分凝固粘稠物。根据布里斯托尔大学化学学院的研究，来自多个丝腺的液体可以通向同一个吐丝器，让蜘蛛为特定的任务制造出具有特定性质的丝。当它离开吐丝器时，液体涂料是固体丝绸。

正如科学家在一篇论文中指出的那样，蜘蛛丝的特性不仅来自蛋白质，还来自蜘蛛吐丝的方式2011年研究综述．他们写道，当人们从蜘蛛身上提取蜘蛛蛋白并试图重新制造蜘蛛丝时，产生的纤维“与蜘蛛纺丝的纤维相比，显示出完全不同的机械性能，这表明纺丝过程也是至关重要的”。

这是由具筛孔的蜘蛛这是一个庞大的物种群，它们有一种叫做cribellum的特殊器官，这种器官产生的丝具有“机械粘性”，而不是其他蜘蛛的液体胶水。与典型的吐丝器不同，蛛丝有成千上万的小龙头，它们都能产生极细的线，蜘蛛用专门的腿毛梳成单一的羊毛纤维。不用胶水，这种丝的纳米纤维似乎是通过与昆虫身体上的蜡状涂层融合来捕获猎物。

5.有些蜘蛛每天都换网，但会循环利用蛛丝。

织网者倾向于在相对开阔的地方织网，这增加了它们捕捉猎物的机会，也增加了它们的网受损的机会。这些蜘蛛经常在晚上等待猎物之前，每天都要换网，有时即使它们看起来仍然很好。

这听起来可能很浪费，尤其是考虑到蜘蛛首先必须使用所有的蛋白质来生产丝。然而，即使织网蜘蛛一夜之间没有捕捉到任何昆虫，它通常仍有足够的丝蛋白来撕下这张网，并在第二天晚上重新织一张网。这是因为蜘蛛在移除旧网的时候会吃掉蛛丝，循环利用蛋白质为下一次尝试做准备。

6.蜘蛛像弹吉他一样“调音”和拨动蛛丝。

任何观察过蜘蛛网的人都知道，蜘蛛会密切关注哪怕是轻微的振动，这可能预示着被困的猎物。然而，近年来，科学家们发现这比看起来要复杂得多。当与其他材料相比，蜘蛛丝可以独特地调谐到广泛的谐波范围牛津大学牛津丝绸集团的研究人员说。

研究人员解释说，蜘蛛会像弹吉他一样“调整”蛛丝，调整蛛丝的固有属性，以及蛛丝在蛛网中的张力和连接。蜘蛛腿上的器官让它们感受到丝中的纳米振动，这传递了多个主题令人惊讶的详细信息。牛津丝绸集团的贝丝·莫蒂默在一份关于研究结果的声明中说:“蚕丝的声音可以告诉它们网中缠绕的是什么类型的食物，以及未来伴侣的意图和质量。”“通过像弹吉他弦一样拨动蛛丝，并倾听‘回声’，蜘蛛还可以评估它的网的状况。”

除了进一步揭示蜘蛛令人印象深刻的能力之外，科学家们还热衷于研究一种结合了极端韧性和传输详细数据能力的材料。牛津丝绸集团(Oxford Silk Group)的弗里茨·沃拉斯(Fritz Vollrath)表示:“这些特性在轻量化工程中非常有用，可能会产生新颖的内置‘智能’传感器和执行器。”

7.有些蜘蛛丝似乎有抗菌的特性。

这种兴趣并不新鲜，因为人类已经使用蜘蛛丝几千年了。波利尼西亚垂钓者长久以来依靠它的韧性帮助他们捕鱼例如，这种方法在一些地方仍在使用。古希腊和罗马的士兵用蜘蛛网来止血，而喀尔巴阡山脉的人们则用袋网蜘蛛的丝管来治疗伤口。蜘蛛丝的韧性和弹性可能使其非常适合覆盖伤口，但据报道，蜘蛛丝也被认为具有防腐性能。

根据现代研究，这些古代的蜘蛛丝鉴赏者可能已经发现了一些东西。在2012年的一项研究中，研究人员将一种革兰氏阳性细菌和一种革兰氏阴性细菌暴露在普通家蜘蛛(Tegenaria domestica)的蛛丝中，观察它们在有蛛丝和没有蛛丝时的生长情况。在革兰氏阴性测试中几乎没有影响，但是丝绸抑制革兰氏阳性细菌的生长他们发现。这种效果是暂时的，表明这种活性剂是抑菌的，而不是杀菌的，这意味着它可以阻止细菌生长，而不一定杀死它们。由于蜘蛛丝也是可生物降解的，非抗原性和非炎症性的，这暗示了巨大的治疗潜力。

最近，科学家们发现了如何提高蜘蛛丝的这种自然属性，创造出一种含有抗生素分子的人造丝化学上与纤维有关。研究人员在2017年报告称，蚕丝可以对环境中的细菌数量做出反应，随着更多细菌的生长，蚕丝会释放更多的抗生素。beplay体育官网电脑据研究人员称，这种方法在临床上应用还需要一段时间，但它显示出了希望，他们也在研究用于组织再生的蜘蛛丝支架。

8.蜘蛛丝的黄金时代可能终于要到来了。

尽管我们对蜘蛛丝有着长期的迷恋，但人类也一直在努力在更大范围内利用它的力量。我们很难像养蚕一样养蜘蛛，部分原因是蜘蛛的地盘意识强，有时还会同类相食。由于蛛丝很细，400只蜘蛛才能织出一平方码的布。为了使蛛丝角例如上图，一个80人的团队花了8年时间从马达加斯加的120万只野生金圆织蜘蛛身上收集丝绸(后来这些蜘蛛被放回了野外)。

蜘蛛养殖的另一种选择是制造合成蜘蛛丝，无论如何，这对我们和蜘蛛来说都是一个更好的选择。然而，即使在科学家们开始揭示蜘蛛丝的化学结构之后，这也是难以捉摸的。蜘蛛丝基因于1990年首次被克隆，根据科学杂志让研究人员将其添加到其他可能更好地大规模生产蚕丝的生物中。从那时起，各种各样的生物通过基因工程制造蜘蛛丝蛋白，包括植物、细菌、蚕和即使是山羊．然而，这些蛋白质通常比真正的蜘蛛丝更短、更简单，而且由于其他生物都没有吐丝器，研究人员仍然必须自己吐丝。

尽管如此，经过多年的挫折，人们期待已久的合成蜘蛛丝时代可能终于到来了。几家公司现在都在吹嘘他们能够从大肠杆菌、酵母和蚕中制造蜘蛛丝蛋白，用于从护肤液到医疗器械等各种用途。2017年，Hayashi告诉《科学》杂志，我们可能还需要等待由重组蜘蛛丝制成的防弹背心和其他坚韧织物——这一探索“还没有完全实现”——但与此同时，科学家们在一种不太出名的蛛形动物产品上取得了另一项突破:蜘蛛胶。

今年6月，两名美国研究人员发表了第一个完整的序列蜘蛛有两种基因可以产生黏性物质，一种经过改良的黏性丝，可以让蜘蛛的猎物粘在蛛网里。这项研究的作者解释说，这是一件大事，有几个原因。首先，他们使用了一种创新的方法，可以帮助科学家测序更多的丝和胶基因，由于它们的长度和重复的结构，它们很难测序。研究人员说，到目前为止，只有大约20个完整的蜘蛛丝基因被测序，这“与现有的基因相比相形见绌”。

最重要的是，他们补充说，蜘蛛胶应该比丝绸更容易大规模生产，并且可以提供独特的好处。虽然模仿蜘蛛把液体变成丝的过程仍然是一个挑战，但蜘蛛胶在所有阶段都是液体，这可能会让它更容易在实验室里生产。该研究的合著者、马里兰大学巴尔的摩分校的博士后研究员萨拉·斯特尔瓦根(Sarah Stellwagen)在一项研究中说，它也可能有有机害虫控制的潜力声明．例如，农民可以将其喷洒在谷仓的墙壁上，以保护牲畜不受昆虫叮咬，然后将其冲洗掉，而不用担心农药污染的径流造成水污染。它还可以喷洒在粮食作物上，在不危害人类健康的情况下消灭害虫，或者喷洒在蚊子肆虐的地区。

毕竟，斯特尔瓦根指出，“这种物质进化是为了捕捉昆虫猎物。”

现在，在蜘蛛出现大约3亿年之后，它们的蛛丝和胶水还抓住了其他东西:我们的想象力。如果蜘蛛能帮助我们学会制作更坚固的织物、更好的绷带、更安全的害虫控制和其他进步，也许我们甚至可以原谅它们在脸上织网。