Hvordan spinder edderkoppen sin selvsamlede silke?

Den selvsamlede silke produceret af edderkopper er en bemærkelsesværdig naturlig polymer kendt for sin enestående trækstyrke, fleksibilitet og biologiske nedbrydelighed. Vidunderet bag dens skabelse ligger i edderkoppens indviklede silkeproduktionsmekanisme. Denne proces involverer forskellige trin og specialiserede strukturer i edderkoppens krop. Her er en oversigt over, hvordan en edderkop spinder sin selvsamlede silke:

1. Silkeproduktionen begynder i kirtlerne :

- Inden i edderkoppens underliv findes specialiserede silkekirtler.

- Disse silkekirtler indeholder sericinproteiner opløst i vand.

- Sericinproteinerne fungerer som byggestenene til silkefibrene.

2. Dannelse af silkefibroin :

- Den flydende silkeopløsning undergår modifikation, når den passerer gennem spindedysen, en fingerlignende struktur placeret i spidsen af ​​edderkoppens mave.

- Spindedysen rummer adskillige mikroskopiske tappe.

- Når silkeopløsningen passerer gennem tappene, kommer den i kontakt med ilt, hvilket udløser omdannelsen af ​​sericinproteiner til silkefibroin, et uopløseligt protein.

- Denne molekylære omlejring danner kernestrukturen i silkefibrene.

3. Montering og justering :

- Efterhånden som silkefibroin-molekylerne dannes, samler de sig selv til flydende krystallinske nanostrukturer, hvor molekylerne justeres på en parallel måde.

- Dette præcise arrangement bidrager til silkens overlegne mekaniske egenskaber.

4. Fjernelse af vand :

- De justerede silkefibroinmolekyler ekstruderes gennem tappene og trækkes ind i en fiber af edderkoppen.

- Under tegneprocessen reduceres vandindholdet i silken hurtigt gennem fordampning.

- Denne dehydrering forbedrer fiberens styrke og stivhed yderligere.

5. Hærdning og tværbinding :

- Når silkefiberen er på plads, gennemgår den hærdning, så den når sin endelige styrke og stabilitet.

- Denne hærdningsproces involverer tværbinding mellem silkefibroin-molekylerne og danner kovalente bindinger, der holder fiberen sammen.

6. Silkearkitektur :

- Edderkopper kan producere forskellige typer silke med forskellige egenskaber afhængigt af den funktion, de tjener (f.eks. trækline, capture web, cocoon osv.).

- Variationen i silkeegenskaber opstår fra sammensætningen af ​​silkeproteiner og strukturen af ​​de spundne fibre.

Edderkoppernes bemærkelsesværdige evne til at spinde selvsamlet silke har inspireret forskere til at udforske måder at udnytte dette naturlige materiale til forskellige tekniske og biomedicinske anvendelser. Forståelse af processerne bag silkespinding har bidraget til fremskridt inden for biomimik og udviklingen af ​​syntetiske materialer med lignende egenskaber som edderkoppesilke.