Wetenschappers Ontwormde Spinnenweb-Stickiness

{h1}

Onderzoekers proberen de eigenschappen van de lijmachtige substantie te achterhalen die spinnen langs de ringen van zijde in hun web steken die het web zijn kleverigheid geven

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Ali Dhinojwala en Vasav Sahni beschouwen zichzelf als materiaalwetenschappers, geen biologen. Ze bestuderen oppervlakken, wrijving en hechting. Desalniettemin hebben ze ontdekt dat het begrijpen van hoe de natuur dingen laat kloppen soms betekent dat ze de verantwoordelijke wezens van dichtbij benaderen.

Toen ze bijvoorbeeld de plakkerigheid van spinnenzijde herkenden, dachten we dat er niets sexy zou zijn dan werken in dit gebied, zei Sahni. "Ik realiseerde me niet dat het werken met spinnenzijde ook betekende dat je met spinnen moest werken. Grote, enge spinnen."

Het maken van nieuwe monsters "ging gepaard met het werken met nieuw gesponnen spinnenwebben waarin de spin zou wachten op zijn prooi," voegde hij eraan toe. "Toen kreeg ik te horen dat de spinnen waarmee ik werk niet-giftig zijn, waardoor ik een beetje rustiger werd."
Iedereen die in direct contact komt met een spinnenweb, weet hoe plakkerig het is, het resultaat van een lijmachtige substantie die de spin uit een van de klieren in zijn maag produceert. Maar tot voor kort begrepen wetenschappers niet hoe de lijm zich gedroeg.
Dhinojwala, een professor en voorzitter van de afdeling polymeerwetenschap aan de Universiteit van Akron in Ohio, en Sahni, een promovendus daar, sloot zich aan bij Todd Blackledge, professor in de biologie, om te proberen de eigenschappen van de microscopische substantie te achterhalen die orb -wevende spinnen zetten zich af op de ronde ringen van zijde die ze draaien als onderdeel van hun webben. Die druppels - driemaal dunner dan de diameter van een enkele haar - vangen de vliegen en andere insecten die spinnen eten.
"Het is niet alleen de plakkerigheid," zei Dhinojwala. "We wilden de adhesie beter begrijpen - hoe elastisch is het? Hoe elastisch is het, het doel was niet om te bepalen waaruit het bestond, maar hoe het zich gedraagt ​​en waarom is het zo plakkerig?"
De druppels zijn samengesteld uit sterk verstrengelde polymeren, die fysisch of chemisch verknoopt zijn en zeer effectief krachten overdragen. Onder de microscoop haalden de onderzoekers afzonderlijke lijmdruppels uit terwijl ze hun krachtuitbreidingsgedrag meten - niet gemakkelijk om een ​​kleine sonde te gebruiken.
Ze vonden het materiaal zowel viskeus als elastisch, waardevolle eigenschappen voor het vangen van snel vliegende inkomende insecten - en om de slachtoffers lang genoeg gevangen te houden zodat de spin ze kon bedwingen en verslinden.
De consistentie van het materiaal is niet helemaal vloeibaar, noch als honing, en zelfs niet als een dwaze stopverf. "Het voelt als kauwgom," zei Dhinojwala. "Het blijft gewoon rekken en strekken."
Het is ook waterbestendig, een handige functie omdat spiders in vochtige omstandigheden werken, inclusief regen. In feite verliest het materiaal zijn plakkerigheid zonder vocht, "in tegenstelling tot scotch tape, die niet meer plakkerig is als je eenmaal water erop hebt gelegd," zei Dhinojwala. "Deze lijm heeft water nodig om plakkerig te zijn."
De onderzoekers hopen dat de gegevens belangrijke praktische toepassingen zullen hebben bij de ontwikkeling van nieuwe bio-kleefstoffen, vooral in verbanden en andere producten die hun plakkerigheid moeten behouden wanneer ze in contact komen met water. "Soms wil je dat je verband onder water werkt," zei Dhinojwala. "Ook zijn er nogal wat keren dat we dingen onder water willen bevestigen, water is altijd een probleem met lijmen, maar dit kan onder water blijven."
De onderzoekers bestudeerden alleen orb-wevende spinnen, die vaak worden aangetroffen in bomen en grassen. Zoals hun naam doet vermoeden, spinnen ze een bolachtig web, dat wil zeggen een web in de vorm van een cirkel, met spaken en ringen.
De spinnen gebruiken verschillende klieren in hun maag om eiwitten uit het web af te scheiden. De draad van de spaken - die de sterkte van het web biedt - komt van een klier die bekend staat als de belangrijkste ampullaat. Elke spin heeft er twee.
"Die draad staat bekend om zijn kracht", zei Dhinojwala. "Het ondersteunt veel gewicht. Door gewicht is die zijde sterker dan staal."
Sahni herinnert zich de dag dat de onderzoekers iets synthetischs probeerden te vinden dat kon vergelijken met de eigenschappen van spinnenzijde. "Onnodig te zeggen dat we faalden", zei hij.
De cirkels - waar de lijm wordt afgezet - komen uit de kleine ampullate klier. Elke spin heeft er ook twee.
"Het materiaal wordt spiraalzijde genoemd en het doel is om insecten te vangen, dus het is plakkerig," zei Dhinojwala. "Als je spiraalvormige zijde onder een microscoop bekijkt, zie je deze kleine druppels - de lijm." De druppels komen van weer een andere klier, bekend als de aggregaatklier. Elke spin heeft er vier.
Zodra Sahni zijn angst overwon, ging hij op veldtochten op jacht naar spinnen voor de experimenten. "Veldtochten om spinnen te jagen om naar ons laboratorium te brengen, naar natuurgebieden te gaan, enz. Was iets waar ik, een niet-bioloog, nooit aan was blootgesteld, en daarom erg genoten heb," zei hij.
"Toen Vasav hier kwam had hij geen idee dat hij met spinnen zou werken," voegde Dhinojwala eraan toe. "Hij kwam werken met polymeren, hij was echt bang voor spinnen - hij had er nog nooit een aangeraakt of behandeld - zijn instinct was om weg te rennen Nu gaat hij onder de brug door en vangt hij." Hij is een nieuwsgierige vent en zijn nieuwsgierigheid zijn angst overvallen. '
In wezen draaiden de spinnen hun web in een doos in het laboratorium "en we verzamelden de monsters", zei Dhinojwala."We plaatsten het spinnenweb in een glasplaat en gebruikten een kleine sonde om het te porren en te meten hoeveel kracht er nodig was om het te verwijderen. We testten de sterkte en de elasticiteit - niet alleen de hechtkracht, maar hoe elastisch en elastisch het was, wat cruciaal is voor kleverigheid, en de grote kern van begrip van de hechting. "
De National Science Foundation financierde het werk en de bevindingen verschenen onlangs in het tijdschrift Nature Communications.
Dhinojwala en zijn collega's zijn al lang geïnteresseerd in hoe de natuur haar eigen kleefstoffen produceert. Hij heeft bestudeerd hoe de gekkohagedis kan vasthouden aan oppervlakken zonder enige lijmachtige substantie, en maakt momenteel synthetisch materiaal aan dat is geïnspireerd op zijn gekkoonderzoek. "We hebben tapes ontworpen zonder lijm op basis van wat we van de gekko's hebben geleerd," zei hij.
"Wat de spin doet, is de evolutie op zijn best," voegde hij eraan toe. "Ze hebben het overleefd door de natuur effectief te gebruiken, hoe meer we leren hoe de natuur deze materialen gebruikt, hoe beter we zullen zijn om hiervan te profiteren en dingen ontwerpen op basis van wat we leren."
Sahni is het daarmee eens. "Wij, niet-biologen, raken nu helemaal opgewonden wanneer we een spin zien die een web ronddraait, of wanneer we zien dat het zijn prooi vangt," zei hij. "Deze interesse en fascinatie voor dit veld zet ons ertoe aan om de waarom en hows van bijna alles te vragen."
Lees meer over het project en bekijk hier een audio-diavoorstelling over het werk.

  • Mysterious Step in Spider Silk-Making Revealed
  • Afbeeldingengalerij: Creepy Spiders
  • Itsy Bitsy Spider's Web 10 keer sterker dan Kevlar

Opmerking van de uitgever: Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation (NSF), de federale instantie die belast is met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie het archief achter de schermen.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com