Oamenii de stiinta isi dau seama de declansatoarele chimice care transforma lichidul stocat in glandele de matase intr-un solid care este mai dur decat Kevlarul.
Un paianjen australian care tese orb de gradina. Credit … Russotwins / Alamy
4 noiembrie 2020
Lire pentru lire, matasea de paianjen este mai puternica decat otelul si mai dura decat Kevlarul. Dar nu incepe asa.
Matasea incepe intr-o forma lichida numita dop (literalmente, dop). Dar in fractiuni de secunda, aceasta suspensie lichida de proteine se transforma. Si nu se transforma doar intr-un solid. La iesirea din fundul unui paianjen, blocurile de proteine din matase, numite spidroins, se pliaza si se intrepatrund, creand o structura foarte organizata, fara indrumare din partea vreunei forte exterioare.
Acest proces remarcabil de auto-asamblare este la fel de ciudat ca un furtun de gradina care scuipa un flux de fulgi de zapada perfecti. Oamenii de stiinta au petrecut ani de zile incercand sa o imite in speranta ca va revolutiona candva constructia de materiale ultra-puternice si durabile.
„Puteti genera cu adevarat materiale cu proprietati unice prin exploatarea acestui proces de auto-asamblare”, a spus Ali Malay, biolog structural si biochimist la Centrul Riken pentru Stiinta Resurselor Durabile din Japonia.
Dr. Malay inca nu a descoperit intregul proces. Nici altcineva. Dar intr-o lucrare publicata miercuri in Science Advances, el si colegii sai prezinta o noua modalitate de a aborda puzzle-ul de matase paianjen, imitand iesirea ordonata din fila cu instrumente chimice in laborator.
Cercetatorii au descoperit ca o parte esentiala a filarii necesita spidroinele sa se separe de tamponul apos care le infasoara in glandele de matase – un pas care hiper-concentreaza proteinele. Un aflux de acid determina apoi proteinele sa se blocheze in siguranta.
Lucrarea foloseste un model de laborator simplificat in locul paianjenilor reali. Dar cercetarea este remarcabila pentru ca ofera o privire asupra fabricarii carnatilor din spatele filarii matasii, „de la droguri lichide la fibre”, a spus Angela Alicea-Serrano, cercetator de matase paianjen la Universitatea din Akron care nu a fost implicata in studiu. „Am vazut mult inceputul si sfarsitul acestui proces, dar nu si cele intermediare.”
Matasea de paianjen metamorfozata trebuie sa fie supusa, deoarece iese din arahnida, nu poate fi exagerata, a spus Anna Rising, experta in matase de paianjen la Institutul Karolinska din Suedia, care nu a fost implicata in studiu. In timp ce se afla inca in glanda, spidroinele trebuie sa ramana suspendate sub forma lichida la „concentratii extrem de extreme”, a spus dr. Rising. www.last.fm „Este vascos, aproape ca o pasta de dinti.”
Daca matasea se intareste prea devreme, ar putea infunda glandele paianjenului cu o forma de constipatie de cosmar.
- utorrent
- porntube
- coinflip
- ciobanesc belgian
- nintendo switch
- mc donalds
- ceasuri
- compatibilitate zodii
- rank cs go
- anp
- am fost acolo
- mobila dormitor
- remi
- city insurance
- mercedes gle
- turmeric
- hpv
- camere supraveghere
- program tvr
- realitatea tv live
Prea tarziu, iar arahnida ar putea arunca numai lichid fara forma. Acest lucru face ca sincronizarea si eficienta sa fie esentiale pentru procesul de filare a matasii.
Din fericire pentru paianjeni, milenii de evolutie au facut ca spidroinele sa fie versatile. Proteinele, a explicat dr. Rising, sunt structurate ca niste bile: un sir lung, dezordonat, acoperit la fiecare capat de un blob asemanator unui bolt. In glandele de matase, se considera ca aceste bile se imperecheaza in mod natural la un capat, creand duo-uri in forma de V care se invart in jurul drogurilor.
Pentru a forma arhitectura mai stabila necesara matasei solide, spidroinele trebuie sa se lege in lanturi, folosind celelalte capete ale bilei. Acest lucru pare sa se intample sub influenta a cateva indicii chimice, a spus Jessica Garb, cercetator de matase paianjen la Universitatea din Massachusetts, Lowell, care nu a fost implicata in studiu. Pe masura ce suspensia de spidroina este extrudata printr-un labirint de conducte din ce in ce mai inguste, celulele paianjen pompeaza acid in amestec, facand capetele libere ale bilelor sa se lipeasca. Calatoria prin aceste tuburi conice trage si strange matasea in forma sa finala.
Dr. Malay si colegii sai au constatat ca aceasta sculptura si auto-asamblare nu ar putea avea loc daca spidroinele lichide nu ar fi deshidratate in timp ce se miscau prin anatomia paianjenului.
Experimente ulterioare au aratat ca sarurile au facut ca proteinele sa se distanteze rapid de lichidul care le inconjoara, cum ar fi uleiul si otetul intr-un sos de salata. Acest lucru permite spidroinelor sa interactioneze mai usor, a spus Cheryl Hayashi, cercetator de matase de paianjen la Muzeul American de Istorie Naturala care nu a fost implicat in studiu. Proaspat ingrosat, tocana de spidroins se modeleaza apoi intr-o structura din ce in ce mai stransa.
Conducta de extrudare a matasii ar putea suna putin greoaie. Din perspectiva unui inginer, totusi, este extraordinar de elegant, a spus Keiji Numata, un om de stiinta Riken care a condus studiul. Oamenii de stiinta pot construi polimeri super-puternici in laborator prin forta bruta, constrangand materialele sa se reuneasca in moduri in care altfel nu ar face-o. Dar, avand in vedere ingredientele potrivite, in conditiile potrivite, reteta care este matase de paianjen se gateste in esenta.
Cercetatorii inca nu stiu suficient despre acest proces pentru a-l recrea pe deplin. Exista, de asemenea, multe modalitati de a fila matase de paianjen, care variaza intre specii si chiar in interiorul aceluiasi paianjen, a spus dr. Garb. Desi matasile ar putea fi cel mai bine cunoscute pentru rolurile lor in constructia de retele web, ele pot fi folosite si pentru a atrage colegii, pentru a proteja ouale sau chiar pentru a ajuta paianjenii care calatoresc in drum cu o briza trecatoare.
Acest studiu s-a axat pe proteinele gasite in matasea dragline, care serveste ca un fel de cordon bungee pentru paianjeni care atarna de panzele sau tavanele lor. www.zippyshare.com “Dar exista inca multe lucruri pe care natura le-a dat seama despre care nu stim,” a spus dr. Hayashi.
