เว็บแมงมุมได้รับความแข็งแกร่งจากเส้นไหมที่ทำงานร่วมกันและความสามารถในการยืดเมื่อเครียด
ในโลกป่าเว็บจำเป็นต้องจัดการกับความเครียดประเภทต่าง ๆ : ลมซึ่งพัดผ่านเว็บทั้งหมดในครั้งเดียวและรายการต่าง ๆ เช่นเศษต้นไม้ที่ตกลงมาหรือดิ้นรนดิ้นรนที่อาจเครียดเพียงไม่กี่เส้นไหม นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และ Nicola Pugno แห่งมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคแห่งตูรินในอิตาลีต้องการทราบว่าใยแมงมุมอยู่ภายใต้ความเครียดที่หลากหลายเหล่านี้อย่างไร
เมื่อแมงมุมสร้างใยพวกเขาใช้ผ้าไหมสองชนิด ผ้าไหม Dragline ที่ไม่เหนียวเหนอะหนะใช้เพื่อให้ซี่ที่แผ่ออกมาจากศูนย์กลางในขณะที่ผ้าไหมที่หนืดเหนียวและยืดหมุนไปด้านนอกในรูปแบบวงกลมและใช้เพื่อจับเหยื่อของแมงมุม ทั้งสองประเภทมีโครงสร้างวัตถุประสงค์และคุณสมบัติที่แตกต่างกันภายใต้ความเครียด
"กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มได้ตรวจสอบโครงสร้างที่ซับซ้อนและลำดับชั้นของสไปเดอร์ไหมและความแข็งแกร่งที่น่าทึ่งความสามารถในการขยายและความทนทาน "นักวิจัยศึกษา Markus Buehler กล่าว" แต่ในขณะที่เราเข้าใจพฤติกรรมแปลก ๆ ของผ้าไหม Dragline จาก 'ระดับนาโนขึ้น' - ในขั้นต้นแข็งทื่อจากนั้นอ่อนตัวลงแล้วทำให้แข็งทื่ออีกครั้ง
นักวิจัยได้ทดสอบใยธรรมชาติในห้องปฏิบัติการและสนามจากนั้นใช้ข้อมูลนี้พร้อมกับข้อมูลจากการศึกษาอื่น ๆ ของคุณสมบัติผ้าไหมแมงมุมเพื่อสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนของเว็บแมงมุม
พวกเขาพบว่าโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ของ Silk Silk จะคลี่คลายด้วยความเครียดที่เพิ่มขึ้นของการถูกดึงการยืดเอฟเฟกต์ที่ดีสำหรับการจับเหยื่อ- มันมีสี่เฟสที่แตกต่างกัน: การดึงเริ่มต้นเชิงเส้น; การดึงออกมายืดออกไปเมื่อโปรตีนผ้าไหมของแมงมุมคลี่ออก ขั้นตอนการแข็งตัวที่ดูดซับแรงมากที่สุด จากนั้นเฟสลื่นขั้นสุดท้ายก่อนที่ผ้าไหมจะมาถึงจุดแตกหัก
“ เราปรับขนาดขึ้นพฤติกรรมโมเลกุลของเกลียวไหมสำหรับโลกมหัศจรรย์ "นักวิจัยการศึกษา Anna Tarakanova กล่าว" สิ่งนี้ทำให้เราสามารถตรวจสอบกรณีการโหลดที่แตกต่างกันบนเว็บ แต่ที่สำคัญกว่านั้นมันยังช่วยให้เราสามารถติดตามและมองเห็นได้ว่าเว็บแตกหักอย่างไรภายใต้เงื่อนไขการโหลดที่รุนแรง "
เมื่อเว็บเครียดเบา ๆ เช่นเดียวกับลมเบาผ้าไหมมาถึงจุดที่มันนุ่มและขยายออกไป แต่เมื่อเว็บอยู่ภายใต้ความเครียดอย่างหนักโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความเครียดถูกแปลไปยังพื้นที่หนึ่งนักวิจัยพบว่าไม่กี่เส้นอาจแตก แต่การเสียสละนี้ทำให้ส่วนที่เหลือของเว็บไม่บุบสลาย
การสร้างเว็บที่แข็งแกร่งขึ้น
"โครงสร้างทางวิศวกรรมมักได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่อโหลดขนาดใหญ่ที่มีความเสียหาย จำกัด - แต่โหลดมาก [เช่นพายุเฮอริเคนลม] นั้นยากที่จะอธิบายได้" นักวิจัยการศึกษา Steven Cranford กล่าว "แมงมุมได้แก้ไขปัญหานี้โดยเฉพาะโดยอนุญาตให้สมาชิกเสียสละล้มเหลวภายใต้ภาระสูง"
มันเป็นคุณสมบัติที่สำคัญเพราะหากเว็บต้องคลี่คลายในช่วงพักเพียงเล็กน้อยแมงมุมจะไม่มีพลังงานที่จะสร้างมันขึ้นมาใหม่
Todd Blackledge นักวิจัยของ Spider-Web จาก University of Akron ในโอไฮโอกำลังศึกษาว่าเว็บจัดการกับความเครียดได้อย่างไรแม้ว่าเขาจะไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ "ห้องปฏิบัติการของฉันมุ่งเน้นไปที่วิธีการ 'จากบนลงล่าง' โดยใช้วิดีโอความเร็วสูงและการทดสอบคุณสมบัติวัสดุของผ้าไหมจากใยจริงเพื่อประเมินว่าพลังงานถูกดูดซึมโดยใย Orb ภายใต้ผลกระทบ 'ยาก' เมื่อเทียบกับ 'ง่าย' "เรามาถึงข้อสรุปที่คล้ายกันหลายครั้ง"
ข้อมูลเชิงลึกจากเส้นทางการวิจัยทั้งสองอาจนำไปสู่การใช้งานSPIDER SIRKS สำหรับการสร้างเอ็นใหม่และสำหรับการแพทย์อื่น ๆและแอปพลิเคชั่นวิศวกรรมนาโน
การศึกษาจะถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับที่ 2 กุมภาพันธ์
คุณสามารถติดตาม Jennifer Welsh นักเขียนพนักงาน LiveScience บน Twitter @จุลินทรีย์- ติดตาม LiveScience สำหรับข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุดและการค้นพบบน Twitter@livescienceและต่อไปFacebook-
