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蛛丝的分类和用途
大多数的蜘蛛(乃指新蛛亚目,即Araneomorphae)来说具有至少六种蜘蛛丝。不同的蜘蛛丝由不同之丝腺所生产,再经由各自的通道,最终由丝疣之处拉出。不同的蜘蛛丝也具有不同的物理性质,以达成不同的功能或建构复杂的蜘蛛网。
1、大壶状腺丝
大壶状腺丝(major ampullate silk)是由大壶状腺所分泌,并由前丝疣拉出。其主要功能为蜘蛛随时都会牵引著的曳丝(drag silk)、蜘蛛圆网上的辐射状丝(radius silk)及骨架丝(frame silk)。曳丝是蜘蛛的保命绳索,避免蜘蛛突然坠落时直接坠落至地表;圆网上的纵丝及骨架丝都是作用于承受圆网上的张力,尤其是猎物冲撞上网的时候。因此,作用于这些功能时,丝必须能够承受较大的张力且不容易断裂,所以大壶状腺丝的物理性质也偏向强且硬,但缺点是延展性较低。
2、小壶状腺丝
小壶状腺丝(minor ampullate silk)由小壶状腺(minor ampullate gland)分泌,主要的功能与大壶状腺丝相似,但也是蜘蛛结网时暂时辅助性的鹰架,帮助蜘蛛在蜘蛛网上时固定身体与定位。
3、鞭状腺丝
鞭状腺丝(flagelliform silk)由鞭状腺(flagelliform gland)分泌,其主要作用于圆网上螺旋状丝(spiral silk)的轴心。当猎物上网时,猎物冲撞的能量主要由辐射状丝所承受,而具有黏性的螺旋状丝则负责将猎物纠缠住以防止猎物逃脱。为避免蜘蛛网上的猎物容易挣脱,鞭状腺作为横丝的轴心丝,虽然并不具有黏性,但具有极高的延展性使丝被拉扯再长也不易断裂。如此一来,任凭猎物再怎么拉扯,横丝依然不断地持续纠缠住猎物。
4、聚状腺丝
聚状腺丝(aggregate silk)由聚状腺(aggregate gland)分泌,负责生产黏液包覆在螺旋状丝的外部。这些水珠状的黏液,会一球一球地包覆在鞭状腺丝外侧,而达成螺旋状丝的黏性。
5、葡萄状腺丝
葡萄状腺丝(aciniform silk)由葡萄状腺(aciniform gland)分泌。当蜘蛛逮到猎物时,蜘蛛会用第四对步足一次拉出一排一排的葡萄状腺丝将猎物包覆,使猎物不易挣扎而伤害到蜘蛛本身。换句话说,葡萄状腺丝就是猎物的裹尸袋。也因此,葡萄状腺丝具有很大的韧性,也就是需要较多的能量才能拉断它。此外,有些结网蜘蛛会在网上制作隐带(stabilimentum)。这些隐带是缠绕在网目上的丝,形成一片一片的“装饰物”,也正是以葡萄状腺丝制作。
6、管状腺丝
管状腺丝(tubuliform silk)由管状腺(tubuliform gland)分泌。蜘蛛产卵时,雌蛛会先以蜘蛛丝制作一个卵囊,并将卵产在卵囊中使卵得到保护。管状腺的主要功能就是制作卵囊。为避免被其它动物吃掉卵囊内的卵,管状腺丝在所有不同蜘蛛丝之中具有最高的硬度。
蛛丝是蜘蛛赖以为生的“法宝”。蜘蛛借助蛛丝捕捉猎物、储存食物和繁殖后代。蛛丝由蜘蛛腹部的丝腺分泌并形成。丝腺分泌一种胶状丝浆,而丝浆则在喷丝口与蛋白融合反应,形成蛛丝。
蛛丝是自然界最理想的纤维材料之一,强度竟然超过所有其他天然纤维,甚至连以坚韧著称的钢丝和凯夫拉纤维都望尘莫及,尤其以高强度、高韧性著称。研究表明,蜘蛛可以针对不同用途发出不同生物指令,从而合成产生不同种类的蛛丝。
牵引丝是蜘蛛用于搭建蛛网的丝,在各种蛛丝中最为坚固。与一般蜘蛛不同,黑寡妇蜘蛛的牵引丝有着更加出众的性能,无论强度还是伸展性都更胜一筹。这赋予了黑寡妇蛛丝承受更大拉力和形变的能力。据记载,黑寡妇蛛丝在拉断前可以延伸27%%,强度则超过普通蛛丝的2倍。
据悉,目前市场上还没有出现与蛛丝相关的产品。但科学家认为,新发现有助于新一代高强度合成纤维工业新材料的开发。在黑寡妇蛛丝启发下开发形成的新一代高强度合成纤维将在医药、工程、体育、军事等领域大显身手。新一代合成纤维可以用于制造坚固而轻便的护甲,更加坚韧的手术线、人造腱、人造韧带以及各种新型运动护具等。
哈娅说,借助现已破译的蛛丝遗传密码,科学家可以在诸如细菌、植物或动物等不同宿主身上合成产生构成蛛丝的关键蛋白。研究小组面临的下一个难题是,如何把合成产生的关键蛋白制造成人造蛛丝。
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