Самцы пауков-крестовиков ловко присоединяют свои горизонтальные паутины к радиально расположенным нитям ловчих сетей, сделанных самками. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. В природных условиях паутина разлагается чрезвычайно медленно, и до сих пор биологи не понимали, почему так происходит. Результаты исследований показали, что белок, входящий в состав паутины, делает ее в пять раз прочнее стали и в три раза прочнее кевлара. Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям.
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
| Исследование показало, почему паутина не гниет | "Понимание вклада этих концевых белковых групп в прочность волокон паутины позволит нам разрабатывать новые белки и делать из них новые типы волокон. |
| Объект исследований - паутина | Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям. |
| Паутина пауков – для чего и зачем нужна паутина | Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. |
| Откуда пауки берут паутину? | из нее маленькие тарзаны плетут страховочные нити, которые защищают от падения при прыжках. |
Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков
— Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами. Как паук плетет паутину, этим вопросом часто задаются при виде удивительной ловчей сети. Ранее (август 2017-го года) ученым Италии и Великобритании удалось модифицировать паутину, сделав её намного сильнее. Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна.
Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал
Особенно интересным вопросом было то, как пауки плетут свои гнезда, в том числе и для профессора Томаса Шайбеля Thomas Scheibel. Биохимик занялся изучением химических и механических процессов, происходящих при плетении паутины. Специалист захотел найти способ технически скопировать эти процессы и достиг поставленной цели. Через два года ученые расшифровали молекулярную базу производства нитей паутины в фильере. В 2011 году ученые наконец смогли продемонстрировать механизмы, за счет которых обеспечивается очень высокая жесткость паутины паука. Первая в мире искусственная паутина была представлена в 2013 году и получила название Biosteel. Волокна Biosteel получаются в результате процесса прядения. Согласно информации AMSilk, такие бионические волокна с высокими эксплуатационными характеристиками являются полностью биоразлагаемыми.
Synthetic Webbing - это вещество, полученное из Web Fluid, разработанное Питером Паркером, чтобы помочь ему в его роли Человека-паука. Изготовленный из химических веществ, которые можно найти в химической лаборатории Школы науки и технологий Мидтауна, он имитирует свойства настоящего шелка, производимого пауками.
Рекомендуемые: Из чего сделана водка? Традиционно водка производится из зерна, чаще всего ржи , которая смешивается с водой и нагревается. Затем к мякоти добавляют дрожжи, инициирующие брожение и превращающие сахар в спирт. Теперь процесс дистилляции процесс дистилляции Дистилляция представляет собой разделение или частичное разделение жидкой сырьевой смеси на компоненты или фракции путем селективного кипячения или выпаривания и конденсации.
По словам исследователей, такие нити будут превосходить существующие аналоги по ряду характеристик, а также смогут сигнализировать о наличии патогенных микроорганизмов, возникающих после хирургических операций. Учёные считают, что их разработка поможет врачам оперативно выявлять появление патогенов на месте раны и вовремя останавливать развитие послеоперационной инфекции.
NEWS Учёные химико-биологического кластера Университета ИТМО создали материал на основе натуральной паутины и наночастиц, который можно использовать при производстве нитей для хирургических швов. Такие нити будут превосходить существующие аналоги по ряду характеристик и смогут сигнализировать о наличии патогенных микроорганизмов. Об этом RT сообщили в пресс-службе вуза. Для разработки нового материала исследователи использовали паутину тигровых пауков. Они очистили её от продуктов жизнедеятельности насекомых, после чего поместили в реакционный аппарат автоклав для сольвотермального синтеза.
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. Затем этот разделенный ген собрался уже непосредственно в геноме бактерии и изменил ее свойства и возможности.
Началось массовое производство паутины в промышленности
Оказалось, что ее свойства зависят от повторов аминокислотных последовательностей в ее составе. Белковые нити пауков прочны на разрыв и крепче стали той же толщины, а также способны проводить электричество. При помещении в организм человека паутина не вызывает иммунного ответа и способна подавлять рост бактерий, и это свойство крайне интересует врачей и биоинженеров, поэтому для ученых важно разобраться в составе и структуре паутины. В ходе исследования биологи из университетов Пенсильвании, Вермонта и Огайо изучали пауков-кругопрядов Nephila clavipes , чей геном не уступает по размеру геному человека. У пауков определили 28 генов, кодирующих 28 структурных белков паутины — спидроинов. Часть из этих белков уже была известна, часть ученые открыли впервые. Спидроины были классифицированы по семи категориям в зависимости от их последовательностей и функций.
По своему составу нить это белок, который близок к шелку насекомых. По своим физическим свойствам паутина настолько прочная и плотная, что в теории, из нее можно было бы сконструировать пуленепробиваемую кожу. Она прочнее стальной проволоки раз в пять и лучше проводит тепло, чем медь. Помимо своих физических свойств, паутина обладает антибактериальными свойствами. Плюс ко всему, человеческий организм ее не отторгает. Она могла бы быть применена в хирургии, в качестве замены поврежденных сухожилий у человека. Получить ее в большом объеме естественным путем очень сложно. Многие ведущие компании принялись воспроизводить ее путем синтеза белка и внедрение в кишечную палочку.
Он разработан для использования при изготовлении высокотехнологичных тканей, например для сфер спорта, медицины и военной сферы. Пауки очень искусно плетут паутину. Каждый из 41 тыс. Паутина может иметь прочность большую, чем у стали, а также эластичность, сопоставимую с каучуками. Такие нити могут подвергаться рециклингу, имеют малую массу и характеризуются водонепроницаемостью даже несмотря на то, что для них характерна высокая степень обратимого водопоглощения. Пауки не подходят для разведения, а поэтому долгое время такие волокна невозможно было получать в промышленных масштабах. Поэтому с 1980-х годов ученые пытаются интегрировать общие сведения о паутине и использовать их при разведении микроорганизмов, выращиваемых в промышленных масштабах, таких как дрожжи или бактерии. Целью этих работ являлось получение протеинов паутины биотехнологическим способом.
В то же время наиболее вероятным объяснением может служить гипотеза о том, что атомы металла заменяют водородные связи между белками, формируя более прочные взаимодействия в волокнах. Результаты этого исследования, проведенного в Институте Микроструктурной Физики Макса Планка Max Planck Institute of Microstructure Physics, Германия , были благосклонно встречены научным сообществом и опубликованы в журнале Science. Ученые видят высокий потенциал нового метода упрочнения и повышения эластичности как конструкционных, так и биоматериалов. Работа затрагивает в первую очередь белковые структуры — уже появились идеи применить новый метод к коллагеновым волокнам — важным элементам костной ткани и кожи. Паук за работой Выделительные железы паука Различные виды паутины Безусловно, создание технологии получения промышленного количества высокопрочных материалов на основе природного паучьего шелка не входит в планы исследователей, однако тенденции применения нового подхода к упрочнению различных материалов, таких как искусственные кости и сухожилия, конструкционные материалы для авиа- и космических летательных аппаратов подразумевают высокую технологическую значимость открытия.
Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
Вот точно так же делает паутину паук. Из чего сделана паутина? Паутина пауков представляет собой белок, обогащённый глицином, аланином и серином. В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами.
Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы
Вот точно так же делает паутину паук. Из школьного курса биологии известно, что пауки обладают уникальной способностью делать очень прочную паутину. Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды. Предполагалось, что белки «ждут» процесса создания паутины в виде «строительных блоков» — сферических мицелл наноразмера. Поэтому мы и видим, как вода цепляется за паутину именно отдельными каплями.
Началось массовое производство паутины в промышленности
Наша кафедра заинтересовалась именно натуральными свойствами этой паутины, поэтому сейчас мы развиваем это особое направление», — отметил магистрант химико-биологического кластера Университета ИТМО Дауддин Дауди. Сейчас ученые находятся в поиске инвестора и планируют уже к лету выйти на отечественный рынок.
Дальнейшие эксперименты подтвердили предположение о карбоангидразе как создателе «паутинного» кислотного градиента. В статье в PLoS Biology авторы работы пишут, что кислотность среды по-разному влияла на разные концы молекулы спидроина. Если один из концов полипептидной цепи N-конец в кислой среде слипался с другими N-концами других спидроиновых молекул, и чем выше была кислотность чем ниже рН , тем стабильней была структура N-концов, то другой конец белка С-конец , наоборот, терял стабильность с понижением рН и оставался без какой-либо оформленной структуры до самого последнего момента, когда белок принимал окончательную «паутинную» структуру. То есть на разные участки одной и той же молекулы изменение химической среды действовало по-разному. Но это не всё — С-концевой конец паучьих спидроинов, как оказалось, похож на амилоидные белки, которые образуют белковые отложения в нервных клетках при нейродегенеративных болезнях синдроме Альцгеймера, например.
Амилоидные белки образуют полимерные комплексы в виде длинных нитей, тяжей, оседающих в нервной ткани. Очевидно, в случае паутины механизм в чём схож: неструктурированный конец спидроина нужен, чтобы молекулы белков быстро слипались в нить. Однако, если бы молекулы спидроинов слипались, как им вздумается, то паутинной нити не получалось бы.
Смотря по обстоятельствам, паук может выделять липкую или сухую нить определенной толщины и даже определенного цвета. Образование паутины Выделяя паутину, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног, но чаще просто прижимает паутинные бородавки к субстрату. При этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к субстрату. Когда затем животное удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто вытягивается, растягиваясь в быстро затвердевающие нити. Особенности выделений разного типа желез и свойства, образуемых ими нитей весьма разнообразны и имеют различное значение в жизни пауков. Так, паутина, или шелк, из которого приготавливается яйцевой кокон, никогда не бывает клейкой, а также отличается и другими своими свойствами, прежде всего цветом. Золотисто-желтый кокон Cyrtarachne tuberculiferum подвешивается на белых нитях. Многие виды Araneus плетут двухслойные коконы, в которых внутренний слой, облекающий яйца, белый, а наружный — желтоватый или зеленоватый; тенета эти виды строят из белой паутины. У Argiope lobata, напротив, основные нити тенет имеют красивый золотисто-желтый цвет, а коконы белые, хотя и с примесью зеленовато-голубоватого шелка. Zelotes делают тенета из белого, а коконы — из розового шелка и т. Паук-крестовик Araneus для построения ловчей сети рис. Паутиновая рама Паутиновая рама — основа сети и натягиваемые внутренние радиусы делаются из сравнительно толстых сухих нитей, выделяемых ампуловидными железами. При этом несколько желез действуют одновременно, выпуская каждая по одной нити; отдельные нити соединяются вместе капельками жидкого секрета и образуют более толстый «кабель». В зависимости от числа действующих одновременно желез двух или четырех толщина и прочность последнего изменяются у некоторых пауков «кабель» состоит почти из 20 элементарных нитей. Грушевидные железы пауков выделяют пучки тонких прочных волокон, служащих для прикрепления концов радиальных нитей к окружающим предметам — стволам деревьев, ветвям и т. Основу клейких спиральных нитей ловчей сети составляют, по-видимому, двойные шелковые волокна, выделяемые дольковидными железами. На эту основу накладывается слой липкого слизистого секрета древовидных желез. Вскоре после формирования этих нитей покрывающий их слой слизистого вещества фрагментируется вследствие поверхностного натяжения, образуя маленькие сферические капельки, унизывающие нить на всем ее протяжении рис.
Внутри такой «бочки» могут находиться небольшие органические молекулы и ионы. По словам ученых, такая структура позволяет формировать из гидрогеля длинные и очень тонкие — до микрона в диаметре — нити. Через примерно полминуты вода испаряется, оставляя крепкое эластичное волокно.
Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
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. То, что движения конечностей у пауков одинаковы, означает, что инструкция по плетению ловушек заложена в них на генетическом уровне. В будущем ученые хотят узнать, какие именно участки мозга активируются у пауков во время плетения паутины.
Он должен был формировать паутинные шёлковые нити из дрожжей, козьего молока или же генетически модифицированных бактерий. Некоторые попытки выглядели, как многообещающие, однако, не привели к ожидаемому успеху. Дело в том, что полученные в результате них продукты не отличались своей долговечностью. Да и с прочностью были значительные проблемы. Сейчас специалистам США удалось определение уникального генетического кода, для того, чтобы разрабатывать синтетическую шёлковую паутину.
Так, их крепления было практически невозможно отделить от стекла. Диски, служащие для крепления к тефлону, многократно выдерживали вес паука. При этом диски-крепления, использовавшиеся для того, чтобы удержать паука на листе клена, часто могли быть легко сняты полностью. Биологи связывают эту разницу с тем, что растения обычно имеют микроструктуры или воск, который мешает насекомым ходить по ним.
Для этого у них есть специальные паутинные железы. 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.