在漫威漫画和电影中,蜘蛛侠靠着吐出的蛛丝可以飞檐走壁,穿梭于高楼大厦中,这场景想必给大家留下了深刻的印象。

蜘蛛丝是一根丝吗(蜘蛛丝我不是吐出来的)(1)

来源:电影《复仇者联盟》截图

但在现实生活中,我们见到的蜘蛛丝却很脆弱,完全经不起破坏。那么问题来了,蜘蛛丝真的有那么大的力量吗?今天,我们就一起来探究这个“神奇的蜘蛛丝”。

蛛丝,不是吐出来的

熟悉蜘蛛侠的小伙伴都知道,蜘蛛侠把自制的“蛛丝发射器”安装在手腕上,而“吐”丝的习惯说法,又让很多人以为,蜘蛛丝是蜘蛛从嘴里吐出来的。

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蛛丝发射器,来源:《超凡蜘蛛侠》电影设定集事实果真如此吗?

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蜘蛛身体构造,来源:《The Very Busy Spider》

蜘蛛腹部尾端有多个丝腺,蜘蛛丝的原料丝蛋白,平时就以液体的形态储存在丝腺中。另外,蜘蛛腹部还有3-4对名为纺丝器的器官,其纺织管与丝腺相通,需要时,这些液体会从丝腺中流出,通过纺织管进入纺织器,再被排出到空气中。原本是液体的蛛丝在空气中迅速硬化,就变成了我们日常所见的丝线形态。

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在制造蛛丝时,蜘蛛通常需要将丝液固定在一点,然后迅速移动身体,将丝液拉成线状,所以准确地说,蜘蛛丝不是吐出来,而是“拉”出来的。如果把蛛丝从固定点上取下,或是固定蜘蛛的腹部让它无法移动,蜘蛛就无法正常地生产蛛丝了。

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不结网的跳蛛而且,也不是所有的蜘蛛都会用蛛丝结网(比如跳蛛就不结网),不过即便是不结网的蜘蛛,大多也还是保留了“吐”丝的能力,用蜘蛛丝来传递信息、包裹小宝宝,或是作为旅行时的“保险丝”——由于蛛丝主要由蛋白质构成,食物匮乏时还可以把自己以前生产的蛛丝当食物吃掉。
每只蜘蛛体内都存在多种丝腺,每种丝腺都能制造不同的丝蛋白,可以根据需要生产不同的蜘蛛丝。

比钢筋还强的蛛丝

细细的蛛丝强度有多高?可能很多人都认真没有想过这个问题,毕竟在日常生活中,轻轻一碰,就能拉断一根蛛丝。实际上,蛛丝虽然纤细,却是目前为止韧性最高的天然纤维

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有人专门做过研究,发现蛛丝的强度远高于同等粗细的钢丝。蜘蛛网可以在拦住快速飞行的飞虫后依然毫发无损,据此推算,要拦住一架飞行中的波音747飞机,只需要一根铅笔粗细的蛛丝就能实现。蜘蛛丝在弹性、柔韧性、耐热性和抵抗紫外线等方面的性能也十分突出,被科学家称作“生物钢”。此外,蛛丝在临床医学、人造器官等方面,也有着十分广泛的应用前景。

神奇蛛丝哪里找?

蜘蛛丝凭借其强韧、坚固,与人体相容性高等优点,成为材料学、军事科学、临床医学等多个领域研究的热点。一直以来,科学家们都在寻找大量生产人造蛛丝的方法。许多科学家尝试通过转基因技术,将合成蛛丝的基因植入山羊体内,从羊奶中提取蜘丝蛋白。除了原料,结构也是人造蛛丝需要解决的重要问题。

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原子力显微镜下的棕色隐士蜘蛛蛛丝通过在显微镜下观察,研究人员发现,我们肉眼所见的一根蛛丝,其实是由很多根蛛丝共同组成的,像绳子一样组合在一起,而每一个单条的蛛丝又含有数千个平行的“纳米链”。一根棕色遁蛛的蛛丝由大约2500根“纳米链”构成,这种特殊的结构让蛛丝拥有了较高的强度和延展性。
不仅如此,蜘蛛还掌握着特殊的蛛丝加强方式,每隔一毫米左右,就会喷出一种特殊的微圈结构,用来加固蛛丝结构。

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人造蜘蛛丝,来源:Bolt Threads尽管关于蛛丝的研究已经取得了一定的成果,但是蛛丝的成丝机制仍未能完全阐释,因此目前的人造蛛丝各方面性能依然逊色于天然蛛丝。

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小蜘蛛卢卡斯

不过,科学家们依然在不断探索,期待着某一天能够制造出更加优质的仿真蛛丝,应用于各个领域。

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审核专家冉浩,知名科普作家
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