蜘蛛以其在动物界的材料科学专家而闻名:单个蜘蛛可以产生多达七种不同种类的丝。织网时,蜘蛛会固定一根拖曳丝——其强度是防弹背心中凯夫拉尔的三倍——然后等待微风将其吹到第二个固定点。然后,蛛形纲动物完成外环和辐条,最后织螺旋。网中螺旋状的捕获丝通常覆盖有胶水,俄亥俄大学的生物学家最近发现,被剥夺一顿饭的蜘蛛会多喷一点胶水以提高捕获猎物的几率。科学家们长期以来一直试图模仿蜘蛛网的化学完美性。如今,他们终于取得了进展。最近对负责蜘蛛丝惊人强度和弹性的蛋白质进行表征的工作,有望为人工人体组织、手术缝合线和超强盔甲带来耐用且有弹性的新材料。
坚固的开端 怀俄明大学的分子生物学家正计划利用超强拖曳丝的蛋白质来构建人造肌腱和韧带。研究人员需要的丝量比圈养蜘蛛所能提供的要多,因此他们对山羊进行了基因改造,使其在牛奶中产生这些蛋白质。提取和纯化丝蛋白后,机器将其纺成所需的纤维。
流畅的运作 蜘蛛将丝蛋白作为液体储存,然后几乎瞬间将其纺成固体线,而不会形成结块。五月份,德国和瑞典的化学家报告了如何做到这一点:蜘蛛精确地控制储存蛋白质的身体化学。丝腺和纺丝管中的高盐含量和低酸度使蛋白质保持液态,而在纺丝过程中,降低的盐含量和增加的酸度则使蛋白质迅速连接在一起。
湿而狂野 尽管厚度仅有几微米,但蜘蛛网丝线可以收集大量的水——正如任何早起的园丁都可以证明的那样。中国的化学家研究了丝线的结构,发现它们会将水引导到网丝上的微小结节处,这些结节可以容纳大水滴。遵循类似设计的仿生蜘蛛网可能能够从雾中收集饮用水。
死亡螺旋 网中螺旋状的“捕获丝”是可拉伸的——弹性如同橡皮筋——以便更好地抓住缠住的猎物。但有些寄生虫已经进化出一种方法,利用蜘蛛的工程学来达到自己的目的。今年,史密森尼热带研究所的昆虫学家威廉·埃伯哈德发现,寄生黄蜂幼虫会将一种化学物质释放到受感染的蜘蛛体内,导致它们织出支撑黄蜂蛹的改良网。














