W artykule
Już dziś w nocy świętujemy Halloween. Wydarzenie to – mimo trochę upiornej nazwy – prawdopodobnie jest skrótem od słów „All-Hallows Eve”, które oznaczają ‘wigilię Wszystkich Świętych’. Ludzie w wielu zakątkach świata wierzą, że w tym dniu zaciera się granica między światem żywych i umarłych. Stąd dzieci tak chętnie przybierają kreacje duchów i potworów. Nikogo nie dziwią też stroje wampirów czy wilkołaków. To także jedyny moment w ciągu roku, kiedy pajęczyna w kącie jest wspaniałą dekoracją, a same pająki to często motyw przewodni ciast czy przekąsek. Ugryźmy to święto jednak od innej strony i spróbujmy zrozumieć, jak to się dzieje, że tak popularne w tym czasie pająki produkują sieci, które potrafią mieć naprawdę niesamowite właściwości!
Spiżarnia i pułapka – Halloweenowy dom pająka
Każdy w kącie swojego domu choć raz znalazł pajęczynę utkaną przez pająka. W biologii nazywane są one sieciami łownymi, służącymi do chwytania pożywienia… ale nie tylko! Część gatunków w ogóle nie tworzy sieci, a przędzone nici służą im do budowy kokonów lub przemieszczania się z wiatrem. Inna grupa natomiast tworzy relacje społeczne, dzieląc się obowiązkami przy budowaniu sieci. Efekt wspólnej pracy pająków może zajmować powierzchnię wielu metrów kwadratowych. Co ciekawe, przy produkcji nici nic nie może się zmarnować. Wykonanie jej wymaga zużycia wielu pokładów energii i surowców, dlatego pająki po pewnym czasie zjadają swoje pajęczyny po to, by odzyskać materiał i zbudować nową, lepszą nić.

Ryc. 1. Efekt wspólnej pracy pająków może zajmować powierzchnię wielu metrów kwadratowych
Pajęczyna – misterna kompozycja nie do podrobienia

Ryc. 2. Pajęczyna zbudowana jest głównie z białka nazywanego fibroiną, które składa się z wielokrotnie powtarzającej się sekwencji prostych aminokwasów.
Pomimo że wiemy, z czego zbudowana jest pajęczyna, to nadal nie umiemy odtworzyć jej właściwości. Badacze na całym świecie zwracają uwagę na to, że proces jej formowania jest bardzo skomplikowany. W związku z tym odtworzenie identycznego produktu stanowi niezwykle trudne zadanie. Pajęczyna to materiał zbudowany głównie z białka nazywanego fibroiną, która składa się z wielokrotnie powtarzającej się sekwencji bardzo prostych aminokwasów takich, jak: Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala. Dodatkową lepkość sieci nadaje sporadyczna obecność grup cukrowych dołączonych do białek. Te nici, które mają służyć do schwytania pożywienia, muszą być odpowiednio elastyczne i wilgotne. W ich składzie odnaleziono związki nieorganiczne, posiadające właściwości higroskopijne takie, jak KNO₃ i KH₂PO₄. Całość nici charakteryzuje się niskim pH. Choć pajęczyna kojarzy nam się z brudem i kurzem, to tak naprawdę posiada właściwości bakteriobójcze m.in właśnie z powodu tak niskiego odczynu pH. Dodatkowo to, jak nić jest przygotowywana w kanale przędnym pająka, sprawia, że jest ona bardzo elastyczna (może zwiększyć swoją długość o 40%), a także wytrzymała mechanicznie (przy zachowaniu tej samej masy jest 2 razy wytrzymalsza od stali). Co ciekawe, pająki produkują ten materiał niezwykle wydajnie, bo z prędkością osiągającą nawet 1 m/s!
Pułapka na wroga
Skład pajęczyny jest niezwykle istotny, ale cała magia dzieje się wtedy, kiedy nić zaczyna wydostawać się z tylnej części ciała pająka i jest formowana przez kądziołki, czyli wyrostki znajdujące się na końcu odwłoku. To tu modyfikowana jest grubość i lepkość sieci. Najpierw pająki wysnuwają jedną nić, której początek porusza się z wiatrem, aż w końcu zaczepi się o jakiś obiekt. Wtedy pająk umacnia ją, dobudowywuje promienie w kształcie litery Y i rozbudowuje środek sieci. Kolejnym krokiem jest budowanie spiralnej nici od centrum w stronę krańców pajęczyny. Ta nić ma służyć tylko chwilowemu podtrzymaniu konstrukcji. Następnie pająk powraca do centrum, snując spirale nici łownej i jednocześnie zwijając wcześniej utworzoną nić pomocniczą. Co zaskakujące, pająki nie zaplątują się w swoje własne sieci. Podczas tworzenia konstrukcji przygotowują specjalne, mniej lepkie miejsca, które doskonale zapamiętują. Jeżeli będziemy nagrywać zachowanie danego pająka, to zaobserwujemy, że porusza się on tylko po określonych obszarach pajęczyny. Zachowanie tych zwierząt udokumentowali także astronauci, zabierając je na swoje misje w kosmosie. Podczas jednej z nich odkryli, że mimo braku grawitacji dalej potrafią produkować swoje pajęczyny. Pająki z powodu zaburzonej orientacji w przestrzeni (zwierzęta nie widziały, gdzie jest góra lub dół) zaczęły wykorzystywać światło do określenia kierunku, w którym powinny budować sieć. Okazało się również, że w przestrzeni kosmicznej pajęczyny charakteryzowały się większą symetrycznością. Było to dużym zaskoczeniem, gdyż spodziewano się, że brak grawitacji negatywnie wpłynie na kształt sieci.

Ryc. 3. Pajęczyna – pułapka na wroga
Pająki przez większość ludzi są uważane za przerażające stworzenia. Aby mogły strawić pokarm, do ciała ofiary wstrzykują soki trawienne, które rozkładają jej wnętrzności. Potrafią pływać, a także używać sieci pajęczych jako spadochronów, przemieszczając się z wiatrem. Jednak raz do roku nie budzą w nas aż takiego przerażenia. Może to właśnie w ten dzień warto przyjrzeć się temu, jakie są niesamowite, a jak nie, to co: trick or treat?
Materiały źródłowe
Informacje
1. http://www.chm.bris.ac.uk/motm/spider/page3.htm
2.https://www.scienceinschool.org/pl/article/2007/spidersilk-pl/
3.https://www.crazynauka.pl/nareszcie-umiemy-robic-pajecze-nici/
4.https://www.badania.net/tajemnice-pajeczej-nici/
5. https://www.national-geographic.pl/artykul/naukowcy-zagrali-na-strunach-sieci-pajaka
6. https://amu.edu.pl/uniwersytet/z-zycia-uniwersytetu/newsy/tajemnicza-siec-pajaka
7.https://www.swiatnauki.pl/8,715.html
8. https://www.national-geographic.pl/artykul/badanie-pajakow-w-kosmosie-pokazalo-ze-nie-potrzebuja-one-grawitacji
9. https://www.national-geographic.pl/artykul/czy-kazda-pajeczyna-jest-unikatowa
Ilustracje
[Ryc. 1.] https://www.bbc.com/news/world-europe-45572331 – dostęp 05.10.2021
[Ryc. 2.] https://pl.wikipedia.org/wiki/Fibroina#/media/Plik:Silk_fibroin_primary_structure.svg – dostęp 05.10.2021
[Ryc. 3.] https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/space_spiders_live.html – dostęp 05.10.2021