蛛絲的奇跡

船舷

蜘蛛是地球上最古老的生物之一，在迄今1.6億年前形成的琥珀中就有它們祖先的身影。在地球上，有3萬(wàn)多種蜘蛛活躍在各個(gè)角落。從地上到地下，從城市到村莊，從陸地到海洋，只要我們稍加留意就都能發(fā)現(xiàn)它們的蹤影。

動(dòng)物學(xué)家通過(guò)計(jì)算得知，在1萬(wàn)平方米的森林中會(huì)有約100萬(wàn)只蜘蛛，而在人煙罕至的原始森林里，同樣面積中的蜘蛛數(shù)量可能多達(dá)500萬(wàn)只。

絲中之王

也許在這個(gè)世界上，蛛網(wǎng)之絲最能表現(xiàn)大自然的優(yōu)雅和高效。即便是人類(lèi)用高科技手段制造出的各種纖維織物，恐怕在蛛絲面前也只能甘拜下風(fēng)。

美國(guó)著名分子生物學(xué)家詹滕·劉易斯研究蛛絲20年，首次人工合成出具有蛛絲特質(zhì)的纖維物質(zhì)，成功制造出經(jīng)久耐用、輕便柔韌的“太空繩”。他對(duì)南美的金圓蛛進(jìn)行了解剖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蜘蛛腹部有6個(gè)分開(kāi)生長(zhǎng)的絲腺，它們會(huì)各自分泌完全不同的蛋白質(zhì)溶液或粘液。通過(guò)蜘蛛噴絲頭的壓力作用，這些液體會(huì)產(chǎn)生6種絲。其中柔細(xì)的一種絲是包裹卵的，粗實(shí)的一種是專(zhuān)門(mén)用來(lái)包裹獵物的，而其他四種則是用來(lái)織網(wǎng)的。

在這6種絲中，最有韌性的是牽引絲，這也是動(dòng)物世界里最具韌勁的絲。從理論上講，一根鉛筆粗的蛛絲束就能夠“勾”住在航空母艦上降落的“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)，強(qiáng)度是鋼纜的6倍。因?yàn)槊恳桓w細(xì)蛛絲都可以經(jīng)得住90克的拉力，其承載強(qiáng)度是制作防彈背心的纖維B的5倍。另外，為了保證所織蛛網(wǎng)的有效使用期限，蜘蛛還會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫度、濕度，選擇不同的噴絲口噴出不同的蛛絲。例如蜘蛛捕獵用的蛛絲就像尼龍一樣富有彈性，而且內(nèi)部充滿空氣，保溫性能良好。就算過(guò)去十天半月，困死其上的獵物也不會(huì)腐敗變質(zhì)。

大自然的饋贈(zèng)

其實(shí)人類(lèi)早就知道蛛絲的種種優(yōu)點(diǎn)，我們的祖先就曾利用蛛絲制作過(guò)完美有效的捕撈工具。波利尼西亞等太平洋島嶼上的居民，至今仍在使用著這種原始工具捕魚(yú)。其實(shí)，制作這樣一張蛛網(wǎng)比人工編織漁網(wǎng)要方便得多。島上居民只需把特制的木架放入蜘蛛聚集出沒(méi)的森林里，不用幾天，致密的蛛絲就會(huì)把木架包裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。

目前，科學(xué)家已經(jīng)掌握了獲得與天然蛛絲具有相同生化完整性的合成蜘蛛絲的方法，但他們卻還不能完全模仿蜘蛛特有的后紡織技能。這種自然的后紡織過(guò)程可拉伸纖維（蜘蛛絲），以便讓纖維分子整齊排列，提高纖維的強(qiáng)度。例如黑寡婦蜘蛛絲所具有的強(qiáng)度，就可以與杜邦公司的凱夫拉爾纖維相媲美，但蛛絲的質(zhì)量更輕、密度更低。

為解決該難題，美國(guó)太平洋大學(xué)的克雷格·維爾拉博士開(kāi)發(fā)了利用機(jī)械促動(dòng)器械除去人為變數(shù)的技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)室中，機(jī)械促動(dòng)器械能夠模仿蜘蛛的自然后紡織技巧，穩(wěn)定地拉伸合成蜘蛛絲纖維至特定的長(zhǎng)度。維爾拉表示，在拉伸過(guò)程前，合成纖維存在著顯著的力學(xué)特征差異，但經(jīng)拉伸處理后則明顯減少。

如今已有不少研究人員都在通過(guò)機(jī)械促動(dòng)器械的拉伸來(lái)提高合成蜘蛛絲分子的纖維強(qiáng)度。機(jī)械拉伸能讓合成蜘蛛絲變得更加均勻，避免人工紡織過(guò)程中出現(xiàn)的誤差。經(jīng)科學(xué)家鑒定發(fā)現(xiàn)，目前高質(zhì)量的人工合成蛛絲，已與雌性黑寡婦蜘蛛產(chǎn)生的自然蜘蛛絲非常相近。

掌控開(kāi)關(guān)的蜘蛛

鑒于合成蜘蛛絲的力學(xué)特性，科學(xué)家已經(jīng)為它謀劃了多個(gè)可能潛在的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。如果我們能夠大量生產(chǎn)具有蛛絲力學(xué)特性的合成絲，那么在某些方面它絕對(duì)有望取代凱夫拉爾纖維、碳纖維和鋼材。而合成蜘蛛絲也將給特定產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來(lái)巨大影響，包括防彈衣、飛機(jī)機(jī)身以及外科切口縫合線等領(lǐng)域。

不過(guò)，克雷格·維爾拉卻表示：“目前制造人造蛛絲仍有困難需要解決，我們還無(wú)法了解為何黏液通過(guò)噴頭就能變成蛛絲的真相，這應(yīng)該就是蜘蛛最為神奇的地方。蜘蛛體內(nèi)的黏液經(jīng)過(guò)小小的噴頭，就會(huì)成為極富韌性和彈性的精絲，這讓我至今仍無(wú)法理解。這就像我們能看見(jiàn)蠶在吐絲，卻不能在它體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一根絲一樣?！?/p>

大自然中本來(lái)就存在著許多人類(lèi)無(wú)法解釋的奧秘，掌控著這項(xiàng)粘液成絲技能的還是蜘蛛本身，也許我們善用“蛛絲”就是對(duì)大自然最好的尊敬。