羊儿改行产“蛛丝”

2014-03-06 04:29舒凯
科学大众·小诺贝尔 2014年1期
关键词:蜘蛛丝蛛丝蜘蛛网

舒凯

蜘蛛属于节肢动物门,除了南极洲以外,它们广泛分布于世界各地——从海平面到海拔5 000米以上,都可以见到它们的身影。目前,世界上已发现的蜘蛛大约有4万多种。

一提到蜘蛛,我们脑海里就会浮现出张牙舞爪、一天到晚辛勤“织网”的“苦力”形象。事实上,这种长着8只脚的神奇小动物“聪明过人”,它们个头虽小,却有着极大的智慧。更重要的是,它们所生产的蜘蛛丝在军事、工业、医疗、建材和纺织等领域都具有非常重要的作用。

神奇的蜘蛛丝

蜘蛛之所以能够顺利捕食,其奥秘就在于蜘蛛丝的神奇。同学们一定都看到过昆虫在蜘蛛网上拼命挣扎的情况。可你注意到没有?即使经过这样“循环往复”的折腾,蜘蛛网却仍能不破裂,维持着高度的结构性。这说明它具有很高的强度和柔性。

科学家发现,蜘蛛网是由两股不同类型的丝线绞合在一起构成的。首先是一种干性的直线状丝线,它是网丝的主干线和支撑物,其拉伸性能有限。另一种是带有粘性的螺旋状丝线,它是专门用来捕捉昆虫的,可以伸长到原来的4倍,恢复原状后也不会下垂。这两种不同的丝线交织在一起,完美地构筑起一张既能拉伸又十分有力的蜘蛛网,静静等待着猎物的到来。一旦猎物被蜘蛛网粘上,它就无法自如地“离开”了。猎物不停地挣扎,直到最终筋疲力尽。而“猎物”被移走后,丝团会自动复原,蛛网又完好如初了,静待下一个猎物的出现。

人类早就意识到蜘蛛丝的坚韧性,并将蜘蛛丝运用到生产、生活中来。2011年,德国汉诺威医学院的科学家汉纳温特(Hanna Wendt)就公布了自己的研究成果:利用蜘蛛丝制作人造皮肤。汉纳温特团队培养出专门的蜘蛛,取其丝,拉长,在上面喷上人类皮肤细胞,再培养2周之后,便成为可移植的新皮肤。

这种皮肤对于烧伤、烫伤的病人而言,无疑是一种福音。

更加神奇的“蜘蛛丝羊”

蜘蛛丝是目前发现的韧性、强度和弹力最优质的天然纤维。其超高的强度和出色的弹性是其他天然和人工材料无法达到的。同等质量下,蜘蛛丝的强度是钢的5倍,几乎与强度最高的碳纤维及高强复合纤维强度等同,但韧性远远大于这两类纤维。蜘蛛丝具有神奇的功能,但是,由于蜘蛛难以人工大规模饲养,所以蜘蛛丝的生产受到了诸多限制。

如果能在另一种动物身上生产蜘蛛丝的话,这个问题就能迎刃而解了。经过中国科学家多年的研究试验,2013年7月,世界上第一只能生产仿蜘蛛丝的山羊在内蒙古农业大学诞生,被称为“蜘蛛丝羊”。这些刚出生半个多月的羊羔健康状况良好,它们的外形与普通羊羔没有什么差别。但是,这些“蜘蛛丝羊”的神奇之处在于,它们的羊绒结构是经过人工改造的。改造后的羊绒强度和韧性均有显著提高,具有了蜘蛛丝的特性。

“蜘蛛丝羊”的出现,解决了蜘蛛丝的生产问题,这可能会在军工、医疗、航天等领域引起革命性的变革和发展。endprint

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