У мух, пойманных в сетях с голодными пауками, тяготящими их, нет времени для понимания хорошей разработки. К счастью исследователи не так ограничиваются.
Новый анализ показывает запутанность дизайна паутины, показывая, как уникальные свойства его шелка превращают сети в гибкие все же сильные западни.«Это очень инновационно», говорит Джойс Вонг, исследователь биоматериалов в Бостонском университете, не связанный с исследованием.
Шелк паука является замечательным материалом, говорит соавтор исследования Маркус Буехлер, материаловед из Массачусетского технологического института в Кембридже. Возьмите единственную нить, временно отстраняющую понижающегося паука. Когда потянули, нить начнет простираться, иногда к дважды ее оригинальной длине, но в конечном счете это напряжется снова.
Buehler и коллеги ранее обнаружили, что во время упругой стадии протеины в шелке паука раздавлены в запутанно свернутые структуры. Натяжение распутывает эти скручивания, говорит он. Когда больше нет узлов для развязывания, протеины повторно формируют в жесткие структуры, названные нанокристаллами листа беты.
Web 2.0. В гипотетической сети, сделанной из совершенно эластичных материальных, тяжелых сил, распространился бы по всей сети, а не остался бы местным.Кредит: Маркус Buehler/MIT
Больше научных видео новостейПауки действительно больше, чем просто свисают, однако, и Буехлер и коллеги хотели видеть, как эти молекулярные свойства влияют на свою всю сеть. Таким образом, они искали широкую, радиальную паутину на открытом воздухе.
С пауком все еще на борту, бригада повесила крошечные веса, сделанные из металлических проводов в различных местах, подражая мухе, свистящей в западню. Когда тащится, отдельные шелковые спицы протянули бы и делали бы моментальный снимок, но другие нити не порвут с ними, говорит Буехлер. И паутины могут иметь шанс проиграть несколько нитей.
Эти западни, кажется, сохраняют свою оригинальную силу, даже если 10% спиц в различных местах действия отрезаны, отчеты группы сегодня по своей природе.Проверить, если уникальная растяжимость шелка паука могла бы быть ответственна за этот структурный подвиг, бригада, превращенная к машинным моделированиям.
Здесь, изгиб действительности легок. Бригада проектировала универсально выглядящие сети, построенные, например, типа материала, названного шелком канатно-ковшового экскаватора, измененным для протяжения.
Другими словами, никакие листы беты. Когда воображаемый палец надел эти моделирования, целые части сети выперли тогда в конечном счете разорванные. Буехлер объясняет, что полностью упругий шелк паука распределил бы вес широко через сеть, что означает, что надевание одной нити может повредить многих других. Реальный шелк ткача шара, однако, может быть или эластичным или жестким в разное время, который производит нити, сгибающие и затем делающие моментальный снимок просто правильным способом избежать разрушать близлежащие спицы.
Результаты выдвигают на первый план уникальную экологию пауков. Фактически, такое самоотверженное единицей очень необычно среди естественных материалов, отмечает Буехлер.
Другие шелковые прядильщики, такие как шелковые черви, производят более упругий шелк, рассеивающий силы по всей структуре, такие как кокон, мешающий хищникам укусить через.Филип Ледук, инженер-механик в Университете Карнеги-Меллон в Питтсбурге, Пенсильвания, впечатлен: «Это – просто фантастическая работа». Молекулярные объяснения того, почему веб-протяжение и хватка не только помогут инженерам подражать этим материалам, но также и, потенциально, сделать их лучше, говорит он.
Buehler уже работает с биологами для генетической разработки паукообразных, которые могут прясть нити со свойствами, не замеченными по своей природе. Теперь это – что-то, что должно испугать муху.