Самые прочные бронежилеты из... паутины
Паутина считается одним из самых прочных и эластичных волокон в мире, а также она обладает антисептическими свойствами. Уже много лет ученые различных стран пытаются наладить массовое производство данного материала, чтобы изготовливать из него бронежилеты, одежду, бинты и другие необходимые вещи. Но близки ли они к успеху в этом нелегком деле?
Американские ученые пришли к выводу, что самые прочные бронежилеты можно было бы изготовить из паутины, которая обладает особой прочностью и эластичностью. Кроме того, эксперты из Университета Калифорнии, которые посвятили изучению своего предмета десятки лет, считают, что пауки производят настолько прочный шелковый материал, что изготовленные из него кабели по своим качествам опережали бы аналогичные продукты из ценных металлов.
Паутина, которая, кстати, в мире животных встречается не только у пауков, а также у ряда насекомых, клещей и многоножек, является уникальным изобретением природы. Ее строение достаточно сложно, хотя в общих чертах его можно охарактеризовать следующим образом. Любая паутинная нить имеет внутреннее ядро из белка (он называется спидроин, от английского spider, то есть паук), называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных (то есть, образованные из углеводов, прикрепленных к белку) нановолокон.
Фиброин, который представляет собой вязкую, сиропообразную жидкость, полимеризующуюся и затвердевающую на воздухе, составляет примерно две трети массы паутины. Ученым удалось выяснить, что особенно часто в белках фиброина встречаются две аминокислоты: глицин (Н 2 NCН 2 СООН) и аланин (СН 3 СHNН 2 CООН). Именно последняя и делает паутинную нить суперпрочной.
Оказывается, когда несколько полиаланиновых участков различных белков сближаются, то они начинают слипаться. Далее этот слипшийся кусок сворачивается в суперспираль, причем такая структура соединяет полиаланиновые участки разных белковых молекул чрезвычайно крепко. Как говорят химики, прочность такого волокна становится близка к теоретической, то есть к прочности разрыва химических связей.
Было установлено, что в паутине полиаланиновые участки соединяются друг с другом не в одной точке, как кристаллы металла в железной проволоке, а «с перехлестом», то есть в тысяче точек одновременно. Разорвать такую сцепку труднее раз в двадцать, чем медный провод. Интересно, что при такой прочной сцепке паутинная нить продолжает оставаться эластичной. А вот за это как раз отвечает другая «массовая» аминокислота - глицин.
Участки, где много глицина, формируют плотный клубок, в который как бы вмонтированы структуры из полиаланина. Если растянуть этот клубок, его энтропия (то есть степень хаотичности) уменьшится, а свободная энергия - увеличится. Но, как только напряжение снимается, система возвращается в состояние с максимумом энтропии и минимумом свободной энергии, то есть обратно в клубок. Получается, что эластичность паутины с физической точки зрения имеет ту же природу, что и эластичность резины.
Кроме белковой и углеводной составляющей, паутина содержит еще и неорганические вещества, например, гидрофосфат и нитрат калия. Считается, что они являются неким антибиотиком, защищающим паутинную нить от грибков и бактерий. Именно они и обеспечивают антисептические свойства данного вещества, о которых люди знали еще с каменного века.
Так что, как видите, паутина вполне могла бы пригодиться человеку. И не только для бронежилетов. Ученые считают, что из нее получилась бы легкая и удобная одежда, парашюты, ковры и перевязочные средства. Проблема лишь в том, что получать ее сейчас достаточно сложно. Еще бы, ведь, согласно расчетам арахнологов, для того чтобы получить всего один метр ткани из паутины требуется «работа» более 400 пауков!
Эти существа же, в свою очередь, как правило, терпеть не могут друг друга, поэтому содержать их вместе достаточно сложно. Именно поэтому попытка впервые организовать паучью ферму (это случилось еще 300 лет назад, в XVIII веке) потерпела неудачу. Пауки, любовно собранные французским энтомологом Бон де Сент-Иле, просто съели друг друга. И дело было не в том, что закончился корм, таков уж характер этих членистоногих.
Впрочем, далеко не все из них такие мизантропы (или, точнее, мизарахны). Существуют и общественные пауки, которые живут большими колониями на одной широкой паутинной сети. Таковы, например, Theridion nigroannulatum из Южной Америки (их колонии содержат несколько тысяч особей, а диаметр сети может превышать пять метров). Кстати, в древности из его паутины изготовливали ткани парагвайские и бразильские индейцы. Также вполне перспективно разведение в неволе африканского Stegodyphus mimosarum, чьи особи строят общее мешковидное гнездо (до полутора метров в длину) и все дружно охотятся на его поверхности. Однако, как назло, паутина у этих видов не очень хорошего качества, она эластична, но рвется легче, чем у одиночных охотников (считается, что самую качественную паутину плетут представители рода Nephila, а они-то как раз склонны к одиночеству).
Кроме того, существует и способ персональной «дойки» пауков. Для этого паука за лапки приклеивают к столу скотчем, после чего осторожно выдавливают у него из паутинных желез кусочек паутинки. Его прилепляют к стеклянной палочке, которую затем вставляют в дрель и включают последнюю на маленькую скорость. Через пять минут паук оказывается полностью выдоенным. Как видите, при таком способе паукам не нужно непосредственно контактировать друг с другом, между дойками они могут существовать в персональных вольерах. Однако выход конечного продукта при таком способе получения весьма небольшой - получается сверточек паутины весом всего лишь в несколько миллиграммов.
Так что, как понимаете, содержать пауков достаточно сложно и дорого. Именно поэтому ученые в последнее время пытаются мобилизовать на производство паутины других живых существ. Еще в конце прошлого века был расшифрован ген белка паутины. С тех пор биологи пытаются вставить его в самых разных представителей живой природы, от бактерий до коз.
Казалось бы, проще всего было бы модифицировать бактерий, это легко с технической точки зрения и достаточно экономично, поскольку их содержание обходится недорого. Однако здесь микробиологи столкнулись с одной неожиданной проблемой. Как мы помним, из-за присутствия ряда веществ в своем составе паутина обладает антибактериальными свойствами. Получилось так, что через некоторое время бактерии, производящие паутину, погибли от собственного продукта. Кроме того, было установлено, что данный ген достаточно сложен и громоздок, поэтому бактерии стремились избавиться от него, что достаточно часто им удавалось.
Недавно канадские ученые попытались внедрить данный ген в клетки домашней козы (Capra aegagrus hircus), для того чтобы спидроин появился в молоке этого животного, откуда его можно будет легко извлечь. Однако их поджидало разочарование - количество данного белка в молоке оказалось ничтожным, еще меньше, чем его получалось при персональной дойке пауков.
Другим путем пошли немецкие специалисты из Гатерслебена, а также отечественный молекулярный биолог Владимир Богуш, ведущий сотрудник лаборатории белковой инженерии ГосНИИ генетики. Эти исследователи ввели гены, подобные паучьим, в растения - картофель и табак. Им удалось получить в картофельных клубнях и табачных листьях до двух процентов растворимых белков, состоящих в основном из спидроина. Однако, как показали дальнейшие исследования, введенные гены не прижились в растениях и в скором времени были вырезаны из их генома.
Учитывая неудачный предыдущий опыт, группа Богуша решила попробовать внедрить ген спидроина в микроскопические грибки дрожжи (Saccharomycetales). Здесь ген прижился достаточно хорошо. Так что в настоящее время эти грибки являются единственной в мире «биофабрикой» по производству искусственной паутины.
Делается такая паутина следующим образом - сначала наращивается биомасса, потом разрушаются клетки дрожжей, содержащих спидроин. Далее этот белок экстрагируется из получившейся смеси, после чего его выделяют в чистом виде, сушат и получают субстанцию, чем-то напоминающую вату. Сложность, однако, состоит в том, что спрясть из нее нить уже невозможно - ведь фиброин к тому времени уже затвердел. А из комка этой «ваты» никакого бронежилета, понятное дело, не изготовишь.
Так что, как видите, пока что никто не смог придумать промышленного способа получения искусственной паутины. Однако не исключено, что скоро это свершится. И тогда одежду из растительных и синтетических волокон можно будет отыскать, пожалуй что, только в музеях. Как и кевларовые бронежилеты и бинты из марли…
Американские военные разрабатывают специальное устройство, которое способно останавливать кровотечение (включая внутреннее).
Внутренние кровотечения, как следствия ранения, являются основной причиной смерти солдат на поле боя. Чтобы выиграть время для подхода медиков предусматривается использовать специальный бандаж со встроенным ультразвуковым прижигателем.
Устройство способно так сфокусировать ультразвуковые волны, чтобы запечь сосуды и остановить кровотечение даже глубоко внутри тканей тела.
Бронежилеты из паутины
Самые прочные бронежилеты можно было бы изготовить из паутины, ведь она обладает особой прочностью и эластичностью, утверждают американские ученые из университета Калифорнии.
Пауки производят настолько прочный шелковый материал, что изготовленные из него кабели по своим качествам опережали бы аналогичные из ценных металлов.
Паутина более чем на 50% состоит из полимеризованного белка и рвется лишь при растяжении на 200-400%. Пауки часто используют паутинный шелк повторно, съедая нити, поврежденные дождем, ветром или насекомым. Переваривается он при помощи специальных ферментов. Каждый паук способен производить несколько различных видов паутины
Последние модели бронежилетов изготавливаются из ткани «кевлар». Однако прочность натуральной паутины все-таки в 3 раза эластичнее кевлара и в пять раз прочнее промышленной стали.
В 1999 году специалисты Технологического Института Раджамангала в Таинланде сообщили, что был создан бронежилет, в котором использовалась паутина обычных пауков. 16 слоев материала из этой паутины были способны остановить 9-миллиметровую пулю, а жилеты из него успешно обеспечивали защиту от выстрелов из оружия 22 калибра.
Долгое время предметом исследования были представители наиболее опасных паукообразных – пауки «черна вдова», чья паутина прочнее, чем у обычных пауков.
Однако последнее время особо прочной считается паутина мадагаскарского паука Дарвина, по ударной вязкости она в 10 раз прочнее кевлара.
Однако наладить промышленный выпуск искусственной паутины до сих пор так и не удалось.
Главная причина в том, что пауки– хищники и могут начать пожирать друг друга.
Американские ученые теперь пытаются создать ее искусственный аналог.
Знаете ли вы?
Преимущества Декартовской системы координат
Знаменитый английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) был долгие годы профессором в университете в Глазго.
Во время одной его лекции какой-то студент шаркал ногами и мешал этим Томсону. Ученый решил положить этому конец.
Он позвал служителя и сказал ему на ухо несколько слов. Тот вышел из аудитории и через десять минут вернулся с сантиметром в руках.
Отмерив определенное расстояние вдоль одной стены, он отметил это место, затем он измерил другое расстояние на перпендикулярной стене, и сказал что-то Томсону. «Мистер Смит, это вы шумели. Оставьте аудиторию, - сказал Томсон. Смит покраснел и вышел.
Оказалось, что служитель, получив поручение, отправился под деревянный помост, служивший полом аудитории, и, установив, где происходил шум, измерил расстояние этого места от обеих стен. Затем эти измерения были повторены уже на глазах у студентов, и места помехи профессору была установлена.
«Преимущества декартовской системы координат,- добавляет знаменитый английский химик Рамзай, бывший свидетелем этой сцены, - были продемонстрированы экспериментально, а вместе с тем были удовлетворены и требования справедливости.
Офицеры американской армии и полицейские в защитных целях носят тяжелые несгибаемые бронежилеты, способные обеспечить достаточный уровень защиты. Однако шелк мадагаскарского паука в 10 раз крепче кевлара, материала, использующегося в большинстве бронежилетов.
Если бы можно было изобрести способ производства паучьего шелка в промышленном масштабе, тогда бы бронежилеты изготавливались из легковесного сверхпрочного материала, способного надежно защитить тело от пуль и шрапнели.
По прошествии нескольких десятилетий с того момента когда были проведены первые опыты в этой области, у ученых есть, наконец-то, реальная возможность найти способ изготовить защитный бронежилет из шелка паука.
Помимо того, что такая идея выглядит весьма инновационной, это еще и подразумевает, что солдаты и офицеры полиции будет экипированы ультралегкими гибкими и сверхпрочными бронежилетами, способными эффективно противостоять пулям, попадающим в корпус тела. Сейчас американские солдаты носят тяжелые громоздкие, стесняющие движения средства защиты. Обычно это крайне тяжелые жилеты с, как минимум, двумя керамическими пластинами, призванными защитить от осколков гранат и пуль верхнюю часть тела военнослужащего.
Принцип действия сплошной брони заключается в том, что сила противодействия ее поверхности равносильна силе удара пули. Однако чем большую защиту предоставляет броня, тем тяжелее и неудобнее будет жилет. Самый легкий бронежилет способен защитить лишь от снаряда мелкого калибра, сила удара которого сравнительно низка. Уровень защиты сплошной брони может быть увеличен посредством добавления дополнительных защитных пластин.
Несмотря на то, что личные средства защиты очень важны, тем не менее, в инструкциях для полицейских довольно часто появляются напоминания о том, что офицер без бронежилета в 14 раз чаще рискует погибнуть от выстрела. Полицейским приходится выбирать между маневренностью, свободой в движениях и возможностью быть сраженным пулей.
Солдаты, находясь в зонах военных действий, ежедневно ходят в бронежилетах, полицейские же в менее рисковых ситуациях часто предпочитают удобство и легковесность брони средней степени защищенности. Пуля, столкнувшись с поверхностью бронежилета, оставляет на теле так называемую запреградную травму, распределяя силу удара по все плоскости тела, вследствие чего она не фокусируется в одной точке. Мягкая тканевая бронезащита замедляет полет пули или шрапнели благодаря наличию нескольких слоев, либо переплетенных волокон, которые действуют, на манер рыболовецкой сети, паутины паука.
Легковесная гибкая броня с высоким уровнем защищенности, присущим бронежилетам солдат спецвойск, до недавнего времени была только мечтой.
Считается, что ткань кевлара для мягкой бронезащиты, выпускаемая компанией DuPont, в пять раз прочнее стали, такой материал широко используется полицейскими. Однако прочность шелка паука все-таки выше его искусственных аналогов, и на протяжении нескольких десятилетий ученые предпринимали попытки создать броню в стиле человека паука.
Виток за витком исследователи пытаются собрать паучью паутину, которая легче по весу и в то же время в три раза эластичнее кевлара, но и в пять раз прочнее промышленной стали. Несмотря на размер и вес, шелк паука обладает природными способностями противостоять мощной силе удара.
В прошлом году группа немецких ученых из Гейдельбергского института теоретических наук проводили исследования с целью определить составные части того механизма, благодаря которому паучий шелк становится столь крепким. Есть два ключевых этапа производства ткани из шелка паука: мягкий вязкий гель, вначале содержится в брюшной полости паука, затем он превращается в очень прочную нить, когда гель выходит из тела паука. Результаты исследования, опубликованные на страницах Biophysical Journal, указывают на то, что компоненты, которые придают шелку эластичность, также способствуют тому, что нить становится чрезвычайно крепкой. И хотя использование в своих целях свойств шелка паука на первый взгляд не представляется посильной задачей, тем не менее, заветная цель все еще весьма далека, и на пути к ней не обходится без серьезных затруднений.
Среди вызовов, стоящих перед учеными, называют необходимость определить геном идеального шелка паука, а также найти способ, который бы позволил синтезировать белковый элемент, производящий шелк, а также следует определить метод производства такого белкового элемента в необходимых количествах.
В течение довольно длительного времени предметом исследования был представитель наиболее опасных паукообразных - черна вдова, чья паутина является исходным материалом брони, прочность которой выше кевлара и стали.
Однако при разведении пауков исследователи столкнулись с одной проблемой: пауки не могли ужиться друг с другом и беспрерывно враждовали, не производя достаточного количества материала. В 2007 году ученые из Университета Калифорнии объявили о том, что они раскрыли тайну генома шелка черной вдовы и в дальнейшем намеревались ввести искусственно созданные гены в томатные растения, что, по их мнению, могло привести к тому, что томаты производили бы шелк пауков.
Растения томатов, зерновые, бактерии, дрожжи и даже козы - все эти средства, наряду с техническими средствами, в определенное время использовались в попытке трансформировать гель пауков в твердые нити.
Тутовые шелкопряды производят тонкий шелк, но у них имеется огромный природный потенциал произвести до одного километра шелка за несколько дней. В 1999 году таиландский Технологический Институт Раджамангала сообщил, что был создан бронежилет, в котором использовалась обычная паутина, для производства которой не требуется больших затрат. Во время испытаний 16 слоев шелка были способны остановить 9-миллиметровую пулю, и жилеты, изготовленные из такого материала, успешно обеспечивали защиту от выстрелов, произведенных из оружия калибра.22.
Авторами недавнего достижения в этой сфере являются представители Университета Вайоминга, результаты их исследования появились на страницах издания «Proceedings of the National Academy of Sciences». Согласно опубликованной информации, исследователям удалось преуспеть по части генетического модифицирования тутовых шелкопрядов, которое было предпринято с целью разработки микса шелка червя и паука, который был бы столь же крепок, что и шелк паука.
Есть мнение, что Святой Грааль бронежилета из паучьего шелка удастся найти тогда, когда будет раскрыта тайна генома мадагаскарского паука, чья паутина, как считается, в 10 раз крепче, чем кевлар, такое открытие позволило бы построить заводы по производству шелка. Шелк мадагаскарского паука считается самым прочным материалом, который существует на планете, он в 100 раз крепче любого другого шелка.
Этот паук был обнаружен на Мадагаскаре в прошлом году, диаметр окружности его паутина может достигать 25 метров, такой материал чрезвычайно эластичен и его способность противостоять силе удара пули в три раза превышает аналогичный показатель кевлара.
Парашюты, воздушные подушки, спортивная одежда, рыбацкие сети - список потенциально возможного применения шелка паука можно продолжить.
На данный момент проводятся исследования на предмет его использования в медицинских целях - в хирургических нитках для швов, прочных искусственных сухожилиях и связках, а также в качестве дополнительных соединений для восстановления нервных тканей, в которых используется упругость шелка.
Резюмирую все известные на данный момент сведения о шелке мадагаскарского паука, можно сказать о том, что применение такого материала в полицейских бронежилетах станет революцией в сфере экипировки представителей правоохранительных органов.
Жилет из Фурланы (описание)
Давно я засматривалась на пряжу турецкого производителя (FURLANA ) от Alize. Но все как-то не решалась на покупку… никогда не любила “травку” и тому подобные пушистые ниточки, имитирующие мех. А тут, ну просто страх как запало в душу, так захотелось мне пушистую жилетку:) Какого же было мое удивление, когда прямо к празднику 14 февраля, я получила от замечательной рукодельницы и просто хорошего, добрейшей души человечка Лены Сакуры из блога «Мастерская настроения» очень щедрую посылочку в подарок, где в том числе присутствовали 5 заветных моточков желаемой Фурланы! Спасибо тебе, Ленчик, огроменное!
Несколько дней я ходила вокруг ниточек, охала да ахала, но вязать не решалась, так как не было подходящих спиц… Производитель рекомендует вязать спицами № 8-12 мм, а у меня дома самыми толстыми оказались спицы № 6, которыми я когда-то вязала себе пальтишко из толстой пряжи YarnArt Merino Bulky. Но, как говорится, не выдержала душа поэта, решилась на вязание шестеркой:) И знаете, вроде неплохо получилось, но думаю спицами большего размера расход ниток был бы, наверное, поменьше… В моем же случае, на жилет ушло ровно 5 моточков! Ну прям ровно, осталось всего 3 см нитки, такого точного попадания у меня еще не было:)
Немного о пряже:
Состав: 45 % шерсть, 45 % акрил, 10 % полиамид
У меня использован цвет № 203 джинс меланж (5 мотков), спицы № 6 (вязала очень свободно), совсем немного времени… и вот, демонстрирую итог!
Поделюсь с вами описанием своего вязания (на размер 36), которое ну просто до безобразия просто (не забудьте, пожалуйста, копирование данного материала возможно ТОЛЬКО при упоминании автора и активной индексируемой ссылки на Лену Мастерицу . Спасибо).
Набрала 56 петель и вязала по прямой (без убавлений и прибавлений) платочной вязкой (все ряды лицевыми) до пройм. У меня получилось 49 см.
Левая полочка = 13 петель
1 ряд - 13 петель лицевыми
2 ряд - кромочная, 2 вместе лицевой, 9 петель лицевыми, кромочная
3 ряд - 12 петель лицевыми
4 ряд - кромочная, 2 вместе лицевой, 8 петель лицевыми, кромочная
Спинка = 26 петель.
1 ряд - кромочная, 2 вместе лицевой, 20 петель лицевыми, 2 вместе лицевой, кромочная
2 ряд - 24 петли лицевыми
3 ряд - кромочная, 2 вместе лицевой, 18 петель лицевыми, 2 вместе лицевой, кромочная
Правая полочка = 13 петель
1 ряд - кромочная, 2 вместе лицевой, 9 петель лицевыми, кромочная
2 ряд - 12 петель лицевыми
3 ряд - кромочная, 2 вместе лицевой, 8 петель лицевыми, кромочная
Итого у нас поучилось:
полочки — по 11 петель, спинка - 22 петли.
Если наглядно, вот такая вот конструкция…
Со стороны пройм на плечевых срезах закрыть по 7 петель. В итоге на полочках у нас получится по 4 петли, на спинке - 8 петель.
Набираем эти петли на спицы, при этом в плечевых перемычках прибавляя по 3 петли = 22 петли (воротник) . Посмотрите на мой технический рисунок, он хоть и кривой, но может вам станет понятнее:)
Вяжем платочной вязкой вверх на необходимую высоту воротника и закрываем петли.
Все, жилет готов, осталось только дождаться теплых деньков:)
Мне, правда, не хватало пояса… Набрала 100 петель и связала 2 ряда платочной вязкой… и пояс готов! А чтобы его не терять, на полочках на одинаковой высоте связала крючком цепочки из 4 воздушных петель и аккуратно закрепила на изнаночной стороне.
Вот и все, к весне готова!
Хорошего Вам дня и отличного настроения!
Паутина считается одним из самых прочных и эластичных волокон в мире, а также она обладает антисептическими свойствами. Уже много лет ученые различных стран пытаются наладить массовое производство данного материала, чтобы изготовливать из него бронежилеты, одежду, бинты и другие необходимые вещи. Но близки ли они к успеху в этом нелегком деле?
Американские ученые пришли к выводу, что самые прочные бронежилеты можно было бы изготовить из паутины, которая обладает особой прочностью и эластичностью. Кроме того, эксперты из Университета Калифорнии, которые посвятили изучению своего предмета десятки лет, считают, что пауки производят настолько прочный шелковый материал, что изготовленные из него кабели по своим качествам опережали бы аналогичные продукты из ценных металлов.
Паутина, которая, кстати, в мире животных встречается не только у пауков, а также у ряда насекомых, клещей и многоножек, является уникальным изобретением природы. Ее строение достаточно сложно, хотя в общих чертах его можно охарактеризовать следующим образом. Любая паутинная нить имеет внутреннее ядро из белка (он называется спидроин, от английского spider , то есть паук), называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных (то есть, образованные из углеводов, прикрепленных к белку) нановолокон.
Фиброин, который представляет собой вязкую, сиропообразную жидкость, полимеризующуюся и затвердевающую на воздухе, составляет примерно две трети массы паутины. Ученым удалось выяснить, что особенно часто в белках фиброина встречаются две аминокислоты: глицин (Н 2 NCН 2 СООН) и аланин (СН 3 СHNН 2 CООН). Именно последняя и делает паутинную нить суперпрочной.
Оказывается, когда несколько полиаланиновых участков различных белков сближаются, то они начинают слипаться. Далее этот слипшийся кусок сворачивается в суперспираль, причем такая структура соединяет полиаланиновые участки разных белковых молекул чрезвычайно крепко. Как говорят химики, прочность такого волокна становится близка к теоретической, то есть к прочности разрыва химических связей.
Было установлено, что в паутине полиаланиновые участки соединяются друг с другом не в одной точке, как кристаллы металла в железной проволоке, а "с перехлестом", то есть в тысяче точек одновременно. Разорвать такую сцепку труднее раз в двадцать, чем медный провод. Интересно, что при такой прочной сцепке паутинная нить продолжает оставаться эластичной. А вот за это как раз отвечает другая "массовая" аминокислота — глицин.
Участки, где много глицина, формируют плотный клубок, в который как бы вмонтированы структуры из полиаланина. Если растянуть этот клубок, его энтропия (то есть степень хаотичности) уменьшится, а свободная энергия — увеличится. Но, как только напряжение снимается, система возвращается в состояние с максимумом энтропии и минимумом свободной энергии, то есть обратно в клубок. Получается, что эластичность паутины с физической точки зрения имеет ту же природу, что и эластичность резины.
Кроме белковой и углеводной составляющей, паутина содержит еще и неорганические вещества, например, гидрофосфат и нитрат калия. Считается, что они являются неким антибиотиком, защищающим паутинную нить от грибков и бактерий. Именно они и обеспечивают антисептические свойства данного вещества, о которых люди знали еще с каменного века.
Так что, как видите, паутина вполне могла бы пригодиться человеку. И не только для бронежилетов. Ученые считают, что из нее получилась бы легкая и удобная одежда, парашюты, ковры и перевязочные средства. Проблема лишь в том, что получать ее сейчас достаточно сложно. Еще бы, ведь, согласно расчетам арахнологов, для того чтобы получить всего один метр ткани из паутины требуется "работа" более 400 пауков!
Эти существа же, в свою очередь, как правило, терпеть не могут друг друга, поэтому содержать их вместе достаточно сложно. Именно поэтому попытка впервые организовать паучью ферму (это случилось еще 300 лет назад, в XVIII веке) потерпела неудачу. Пауки, любовно собранные французским энтомологом Бон де Сент-Иле, просто съели друг друга. И дело было не в том, что закончился корм, таков уж характер этих членистоногих.
Впрочем, далеко не все из них такие мизантропы (или, точнее, мизарахны). Существуют и общественные пауки, которые живут большими колониями на одной широкой паутинной сети. Таковы, например, Theridionnigroannulatum из Южной Америки (их колонии содержат несколько тысяч особей, а диаметр сети может превышать пять метров). Кстати, в древности из его паутины изготовливали ткани парагвайские и бразильские индейцы. Также вполне перспективно разведение в неволе африканского Stegodyphus mimosarum , чьи особи строят общее мешковидное гнездо (до полутора метров в длину) и все дружно охотятся на его поверхности. Однако, как назло, паутина у этих видов не очень хорошего качества, она эластична, но рвется легче, чем у одиночных охотников (считается, что самую качественную паутину плетут представители рода Nephila , а они-то как раз склонны к одиночеству).
Кроме того, существует и способ персональной "дойки" пауков. Для этого паука за лапки приклеивают к столу скотчем, после чего осторожно выдавливают у него из паутинных желез кусочек паутинки. Его прилепляют к стеклянной палочке, которую затем вставляют в дрель и включают последнюю на маленькую скорость. Через пять минут паук оказывается полностью выдоенным. Как видите, при таком способе паукам не нужно непосредственно контактировать друг с другом, между дойками они могут существовать в персональных вольерах. Однако выход конечного продукта при таком способе получения весьма небольшой — получается сверточек паутины весом всего лишь в несколько миллиграммов.
Так что, как понимаете, содержать пауков достаточно сложно и дорого. Именно поэтому ученые в последнее время пытаются мобилизовать на производство паутины других живых существ. Еще в конце прошлого века был расшифрован ген белка паутины. С тех пор биологи пытаются вставить его в самых разных представителей живой природы, от бактерий до коз.
Казалось бы, проще всего было бы модифицировать бактерий, это легко с технической точки зрения и достаточно экономично, поскольку их содержание обходится недорого. Однако здесь микробиологи столкнулись с одной неожиданной проблемой. Как мы помним, из-за присутствия ряда веществ в своем составе паутина обладает антибактериальными свойствами. Получилось так, что через некоторое время бактерии, производящие паутину, погибли от собственного продукта. Кроме того, было установлено, что данный ген достаточно сложен и громоздок, поэтому бактерии стремились избавиться от него, что достаточно часто им удавалось.
Недавно канадские ученые попытались внедрить данный ген в клетки домашней козы (Capra aegagrus hircus ), для того чтобы спидроин появился в молоке этого животного, откуда его можно будет легко извлечь. Однако их поджидало разочарование — количество данного белка в молоке оказалось ничтожным, еще меньше, чем его получалось при персональной дойке пауков.
Другим путем пошли немецкие специалисты из Гатерслебена, а также отечественный молекулярный биолог Владимир Богуш, ведущий сотрудник лаборатории белковой инженерии ГосНИИ генетики. Эти исследователи ввели гены, подобные паучьим, в растения — картофель и табак. Им удалось получить в картофельных клубнях и табачных листьях до двух процентов растворимых белков, состоящих в основном из спидроина. Однако, как показали дальнейшие исследования, введенные гены не прижились в растениях и в скором времени были вырезаны из их генома.
Учитывая неудачный предыдущий опыт, группа Богуша решила попробовать внедрить ген спидроина в микроскопические грибки дрожжи (Saccharomycetales ). Здесь ген прижился достаточно хорошо. Так что в настоящее время эти грибки являются единственной в мире "биофабрикой" по производству искусственной паутины.
Делается такая паутина следующим образом — сначала наращивается биомасса, потом разрушаются клетки дрожжей, содержащих спидроин. Далее этот белок экстрагируется из получившейся смеси, после чего его выделяют в чистом виде, сушат и получают субстанцию, чем-то напоминающую вату. Сложность, однако, состоит в том, что спрясть из нее нить уже невозможно — ведь фиброин к тому времени уже затвердел. А из комка этой "ваты" никакого бронежилета, понятное дело, не изготовишь.
