Spider Silk Is Nature's Miracle Fiber

Spiderzijde is een van de meest wonderbaarlijke natuurlijke stoffen op aarde. De meeste bouwmaterialen zijn sterk of elastisch, maar spinnenzijde is beide. Het is beschreven als sterker dan staal (wat niet helemaal nauwkeurig is, maar dichtbij), ondoordringbaarder dan Kevlar en stretcher dan nylon. Het is bestand tegen veel spanning voordat het breekt, wat de definitie is van een taai materiaal. Spinnenzijde geleidt ook warmte en het is bekend dat het antibiotische eigenschappen heeft.

Alle spinnen produceren zijde

Alle spinnen produceren zijde, van de kleinste springende spin tot de grootste tarantula. Een spin heeft speciale structuren genaamd spindoppen aan het einde van zijn buik. Je hebt waarschijnlijk een spin gezien die een web aan het bouwen was, of abseilen van een zijden draad. De spin gebruikt zijn achterpoten om de draad zijde beetje bij beetje uit zijn spindoppen te trekken.

Spider Silk is gemaakt van eiwitten

Maar wat is spider silk precies? Spiderzijde is een eiwitvezel, geproduceerd door een klier in de buik van de spin. De klier bewaart zijde-eiwit in vloeibare vorm, wat niet bijzonder handig is voor het bouwen van structuren zoals webben. Wanneer de spin zijde nodig heeft, gaat het vloeibaar gemaakte eiwit door een kanaal waar het een zuurbad krijgt. Naarmate de pH van het zijde-eiwit wordt verlaagd (omdat het wordt aangezuurd), verandert het de structuur. De beweging van het trekken van de zijde van de spindoppen legt spanning op de substantie, waardoor deze hard wordt tot een vaste stof wanneer deze tevoorschijn komt.

Structureel bestaat zijde uit lagen van amorfe en kristallijne eiwitten. De stevigere eiwitkristallen geven zijde zijn sterkte, terwijl het zachtere, vormloze eiwit elasticiteit biedt. Eiwit is een natuurlijk voorkomend polymeer (in dit geval een keten van aminozuren). Spinzijde, keratine en collageen zijn allemaal gevormd uit eiwitten.

Spinnen recyclen vaak waardevolle zijde-eiwitten door hun webben op te eten. Wetenschappers hebben zijde-eiwitten gelabeld met behulp van radioactieve markers en nieuwe zijde onderzocht om te bepalen hoe efficiënt spinnen de zijde opnieuw verwerken. Opmerkelijk is dat ze hebben ontdekt dat spinnen zijde-eiwitten in 30 minuten kunnen consumeren en hergebruiken. Dat is een geweldig recyclingsysteem!

Dit veelzijdige materiaal zou onbeperkte toepassingen kunnen hebben, maar het oogsten van spinzijde is niet erg praktisch op grote schaal. Het produceren van een synthetisch materiaal met de eigenschappen van spinnenzijde is al lang de heilige graal van wetenschappelijk onderzoek. 

8 manieren waarop spinnen zijde gebruiken

Wetenschappers hebben spinnenzijde al eeuwen bestudeerd en veel geleerd over hoe spinnenzijde wordt gemaakt en gebruikt. Sommige spinnen kunnen eigenlijk 6 of 7 soorten zijde produceren met behulp van verschillende zijden klieren. Wanneer de spin een zijdedraad weeft, kan deze deze verschillende soorten zijde combineren om gespecialiseerde vezels voor verschillende doeleinden te produceren. Soms heeft de spin een meer kleverige zijden draad nodig, en andere keren heeft hij een sterkere nodig.

Zoals je je misschien kunt voorstellen, maken spinnen goed gebruik van hun zijdeproducerende vaardigheden. Als we denken aan spinnen die zijde spinnen, denken we meestal aan hen die webben bouwen. Maar spinnen gebruiken zijde voor vele doeleinden. 

1. Spinnen gebruiken Silk om een ​​prooi te vangen

Het bekendste gebruik van zijde door spinnen is voor het bouwen van webben, die ze gebruiken om prooien te vangen. Sommige spinnen, zoals bolwevers, bouwen cirkelvormige webben met kleverige draden om vliegende insecten vast te houden. Portemonnee web spiders gebruiken een innovatief ontwerp. Ze draaien een rechtopstaande zijden buis en verstoppen zich erin. Wanneer een insect op de buitenkant van de buis landt, snijdt de portemonneespin de zijde en trekt het insect naar binnen. De meeste web-wevende spinnen hebben een slecht gezichtsvermogen, dus ze voelen prooi in het web door te voelen voor trillingen die over de zijden strengen reizen. Een recente studie toonde aan dat spinzijde kan trillen op een breed frequentiebereik, waardoor de spin bewegingen kan detecteren "zo klein als honderd nanometer-1/1000 de breedte van een mensenhaar."

Maar dat is niet de enige manier waarop spinnen zijde gebruiken om maaltijden te vangen. De bolas-spin, bijvoorbeeld, spint een soort vislijn van zijde - een lange draad met een kleverige bal aan het einde. Wanneer een insect voorbij komt, slingert de bolasspin de lijn naar de prooi en sleept zijn vangst naar binnen. Spinnende netten spinnen een klein web in de vorm van een klein net en houden het tussen hun voeten. Wanneer een insect in de buurt komt, gooit de spin zijn zijden net en verstrikt de prooi.

2. Spiders gebruiker Silk om prooi te onderwerpen

Sommige spinnen, zoals spinnewebspinnen, gebruiken zijde om hun prooi volledig te onderwerpen. Heb je ooit gezien hoe een spin een vlieg of mot pakte en deze snel in zijde wikkelde als een mummie? Spinnewebspinnen hebben speciale setae aan hun voeten, waardoor ze plakkerige zijde strak rond een worstelend insect kunnen winden. 

3. Spinnen gebruiken Silk om te reizen

Iedereen die leest Charlotte's web als een kind zal bekend zijn met dit spingedrag, bekend als ballonvaren. Jonge spinnen (spiderlings genoemd) verspreiden zich snel nadat ze uit hun eierzak komen. Bij sommige soorten zal de spiderling op een blootgesteld oppervlak klimmen, zijn buik opheffen en een zijdedraad in de wind werpen. Terwijl de luchtstroom aan de zijden draad trekt, wordt de spiderling in de lucht en kan deze kilometers lang worden gedragen.