Spindeltråd

 Att avsiktligt studera naturen, och sedan överför lärdomarna till mänsklig ingenjörskonst, är en forskning som pågått sedan länge. Det är många, både finurliga och nyttiga produkter, som skapats genom sådan, så kallad biomimetik.

Under senare tid har spindeltråd rönt allt större intresse inom detta forskningsområde. Spindeltrådens unika kombinationen av styrka och böjlighet ses som högintressant, inte minst  då man vill ersätta vävnad i människokroppen. Nyligen har man kommit ett viktigt steg mot det målet, då man upptäckt och lyckats kopiera en viktig process i trådtillverkningenen.1 – 2

Sänkt ph-värde

Från början ligger tråden som en kletig massa inuti en körtel hos spindeln, och förvandlas till tråd då den trycks ut genom en liten kanal. Forskarna har nu upptäckt att en liten sänkning av ph-värdet spelar en avgörande roll vid trådtillverkningen. När ph-värdet sänks börjar proteinerna i massan arrangeras på ett annat sätt mot tidigare, vilket gör att massan förvandlas till tråd. Processen har kopierats i provrör, genom att låta bakterier med gener från en afrikansk vattenspindel tillverka tråden. (Vattenspindlar lever under vattnet, men andas luft som andra spindlar. Luften tar den med sig i ett nät under vattenytan.3 )

Svagheten ger styrka

En annan forskningsstudie visar delar av hemligheten bakom styrkan och elasticiteten hos spindeltråden.4 – 5 Genom datormodeller har forskarna kunnat se hur spindlarnas silkestrådar består av plana kristallplattor. Dessa hålls ihop av svaga och mycket flexibla vätebindningar. Om spindeltråden utsätts för tryck, som exempelvis att någon sliter i spindeltråden, börjar vätebindningarna samarbeta med varandra. Blixtsnabbt vrider de kristallplattorna till ett läge där de blir som allra starkast tillsammans. Och det just på det ställe på tråden där den utsätts för yttre påfrestning.

Världens starkaste

Spindeltrådens styrka kan variera mellan olika spindelarter. Den allra starkaste har forskarna hittat hos en spindel på Madagaskar – Caerostris darwini, eller på svenska Darwins  barkspindel. Enligt en nyligen framlagd forskningsstudie är den tråden dessutom det starkaste biologiska material som forskarvärlden känner till. Dessa spindlar spinner också världens längsta spindeltrådar, så kallade ankartrådar – 25 meter har uppmätts som längst. Även några av deras nät har uppmätts som bland de största i världen. Näten hänger spindlarna upp över Madagaskars floder och vattendrag, genom att fästa dem i grenar med de långa ankartrådarna.

Små spindlar – stora nät

Själva spindlarna är dock inte särskilt stora. Förutom benen blir de som regel knappt 2 cm långa. De byten som fångas i näten är inte heller så stora. De största utgörs av insekter som dag- och trollsländor. Däremot kan fångsterna bli ganska rikliga, upp till 32 dagssländor har observerats samtidigt i ett och samma nät.6 – 9

Den största nätspinnande spindeln man känner till – Nephila komaci – lever även den på Madagaskar, samt i Sydafrika. Men inte heller de är särskilt stora, jämfört med de nät de spinner, vilka uppges vara de största som uppmätts. Speciellt inte hannarna med en kroppslängd på ca 2,5 cm. Vuxna honor blir ca 4 cm om man endast räknar kroppen, med benen mäter de ca 12,5 cm.10 – 11 Betydligt större blir flera av de spindlar, som inte bygger nät. De största finns bland fågelspindlarna, där de största är upp till 30 cm inklusive benen.

När det gäller spindelnät händer det då och då att flera spindlar bygger nät tillsammans inom samma område. För några år sedan rapporterades ett sådant från en park i Texas. Det var stort som flera fotbollsplaner och och mätte 180 meter i diameter. Men man kan då kanske inte räkna det som ett nät, utan flera. Forskarna är inte riktigt på det klara med varför spindlarna bygger tillsammans eller hur pass vanligt det är.12 – 13

Källor:
1. Nature 2010 vol 465 sid 239–242, Hagn et al “A conserved spider silk domain acts as a molecular switch that controls fibre assembly.”
http://www.nature.com/nature/journal/v465/n7295/full/nature08936.html
2. http://www.physorg.com/news192882191.html
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Diving_bell_spider
4. Nature Materials 2010 vol 9 sid 359 – 367, Keten et al “Nanoconfinement controls stiffness…”
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat2704.html
5. http://www.physorg.com/news187776815.html
6. http://www.nephilidae.com/mk/articles/Kuntner&Agnarsson2010.pdf
7. http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0011234
8. http://news.sciencemag.org/sciencenow/2010/09/malagasy-spiders-spin-the-worlds.html
9. http://news.bbc.co.uk/earth/hi/earth_news/newsid_9001000/9001866.stm
10. http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0007516
11. http://en.wikipedia.org/wiki/Nephila_komaci
12. http://www.texasento.net/Social_Spider.htm
13. http://en.wikipedia.org/wiki/Spider_web

IMG 3062

Foton: Gunnel Molén

Läs mer om biomimetik på
https://www.dinosaurier.nu/nyheter/honungsbin-modell-f%C3%B6r-klimatsmarta-robotar