Home

Yλικο

Δραστηριοτητες

Εγγραφα

Συνδεσμοι

Βιβλιοθηκη

Tips
  • English (UK)
  • el-GR
Don't have an account yet? Register Now!

Sign in to your account

Κυριακή, 25 Νοεμβρίου 2018 20:50

Ο ιστός της αράχνης

Γράφτηκε από ekfe
Βαθμολογήστε αυτό το άρθρο
(0 ψήφοι)
... όταν η φύση διδάσκει.

Το δίχτυ της αράχνης ήταν ανέκαθεν ένα μυστήριο: Πώς μπορούσε ένα τόσο μικροσκοπικό πλάσμα να βγάζει από τα σωθικά του τόσα μέτρα κολλώδους ουσίας, να την πλέκει σε δίχτυ και να το μπαλώνει, χωρίς ποτέ να μπερδεύονται οι ίνες μεταξύ τους; Και έπειτα… πώς μπορούσε αυτό το πανάλαφρο υλικό να αντιστέκεται στην πρόσκρουση μεγάλων εντόμων και να τα εγκλωβίζει;

Η ουσία που εκκρίνει η αράχνη δεν είναι άλλη από το γνωστό μας μετάξι. Οι Κινέζοι, πριν από 5.000 χρόνια, έκαναν την ευτυχή ανακάλυψη ότι την ίδια ουσία εκκρίνει και η λευκή κάμπια της μουριάς- ο γνωστός μας μεταξοσκώληκας- για να υφάνει το κουκούλι του. Οι μογγόλοι εισβολείς της Κίνας ανακάλυψαν και την πρώτη στρατιωτική χρήση του μεταξιού: Τα πουκάμισα από τέτοιο ύφασμα, φορεμένα κατάσαρκα, ήταν ο πιο αποτελεσματικός θώρακας απέναντι στα βέλη του εχθρού. Το μετάξι εισχωρούσε μεν μαζί με την αιχμή στη σάρκα, αλλά επέτρεπε την εξαγωγή της χωρίς αυτή να «γαντζώσει».

ZaMCpCΟι σύγχρονοι μελετητές του μεταξιού έχουν διαπιστώσει ότι το μετάξι της αράχνης είναι ποιοτικά πολύ ανώτερο από εκείνο του μεταξοσκώληκα: Η σκληρότητά του είναι περίπου πέντε φορές μεγαλύτερη από εκείνη του κοινού ατσαλιού, είναι δύο φορές πιο ελαστικό από το νάιλον, είναι ανθεκτικότερο από το Κevlar, έχει πυκνότητα μικρότερη από εκείνη του βαμβακιού και είναι αδιάβροχο. Όσο για το βάρος του… το νήμα μεταξιού αράχνης που θα χρειαζόταν για να τυλίξει όλον τον πλανήτη θα ζύγιζε μόλις μισό κιλό! Και όλα αυτά με πρώτη ύλη λίγη πρωτεΐνη και νερό. Τίποτε το σπάνιο και τίποτε το τοξικό. Αν μπορούσαμε να έχουμε αυτό το υλικό σε αφθονία, θα μπορούσαμε να κατασκευάζουμε από χειρουργικά νήματα και συνθετικά οστά ως αλεξίσφαιρους θώρακες και αλεξίπτωτα με πάχος χιλιοστού, ή άθραυστες οπτικές ίνες, όλα πανάλαφρα και ανθεκτικά. Το κυριότερο: φιλικά στους έμβιους ιστούς και βιοδιασπώμενα.

Εύλογο ήταν ότι οι επιστήμονες θα άρχιζαν να ονειρεύονται τη στιγμή που θα μπορούσαν να αναπαραγάγουν αυτές τις αρετές με κάποιο τεχνητό μετάξι. Το δοκίμασαν αλλά απέτυχαν παταγωδώς να πάρουν τις ίδιες ιδιότητες με συνθετικό τρόπο. Προσπάθησαν τότε να «καλλιεργήσουν» αράχνες, όπως έκαναν οι Κινέζοι με τους μεταξοσκώληκες. Απέτυχαν, διότι οι υφάντρες αυτές έχουν την τάση να… τρώει η μία την άλλη όταν βρίσκονται στην ίδια γειτονιά! Στη συνέχεια μίσθωσαν ιθαγενείς της Μαλαισίας, επί τέσσερα χρόνια, να ανεβαίνουν στα τηλεγραφόξυλα, να πιάνουν αράχνες και να τις… αρμέγουν. Κατάφεραν να μαζέψουν μόλις 1,2 κιλά αραχνομεταξιού (τα οποία έκαναν ύφασμα που εκτίθεται τώρα στο Αmerican Νatural Ηistory Μuseum). Έπειτα, το 1996, σκέφθηκαν τη λύση των «μεταλλαγμένων»: Πήραν γονίδια αράχνης και μπόλιασαν με αυτά βακτήρια, όπως το Εscherichia coli. Η ελπίδα ήταν ότι τα μεταλλαγμένα βακτήρια θα αναπαράγονταν και θα έφτιαχναν αποικίες «παραγωγής αραχνομεταξιού».

Δυστυχώς, μικρή η επιτυχία. Η ουσία που έβγαζαν τα βακτήρια δεν είχε τις ιδιότητες της αυθεντικής. Οπότε, κάτι τους διέφευγε, κάτι έκανε η αράχνη που δεν το είχαν εντοπίσει. Όπως τώρα γνωρίζουμε, το μετάξι του ιστού της αράχνης διαφέρει από εκείνο του κουκουλιού του μεταξοσκώληκα στο ότι το πρώτο αποτελείται από στιβάδες κρυσταλλικής αλανίνης [αμινοξύ α-amino, με τον χημικό τύπο CΗ3CΗ(ΝΗ2)CΟΟΗ], ενώ το δεύτερο από εναλλασσόμενα στρώματα αλινίνης-γλυκίνης και γλυκίνης-αλανίνης (όπου η γλυκίνη είναι πρωτεϊνογενετικό αμινοξύ με τον χημικό τύπο ΝΗ22CΟΟΗ). Άρα, το μυστικό δεν κρύβεται σε κάποια πιο εξωτική ουσία, αλλά στο πώς ακριβώς δομούνται οι στιβάδες της αλανίνης.

Ας ξαναδούμε αυτό το απίστευτο πλάσμα, την αράχνη: Μολονότι ανατομικά είναι το απλούστερο των εντόμων (ούτε καν κινεί τα πόδια της με μυς- τα κινεί υδραυλικά!), διαθέτει έξι διαφορετικούς αδένες για την παραγωγή της ουσίας σε υγρή μορφή και άλλο ένα σετ οργάνων για τη διαμόρφωσή της σε κλωστή. Αυτός ο δεύτερος «οργανικός μηχανισμός» λειτουργεί περίπου όπως το κομπρεσέρ μιας μηχανής καφέ εσπρέσο: Εκτοξεύει ριπές της ουσίας, με συγκεκριμένο ρυθμό. Σύμφωνα με πρόσφατη δημοσίευση, η κλωστή του ιστού της αράχνης απαρτίζεται από δύο δομικά στοιχεία, ένα μαλακό και άμορφο και ένα ισχυρό και κρυσταλλικό. Το άμορφο μέρος είναι αυτό που προσδίδει ελαστικότητα στο μετάξι και ανακατανέμει τις καταπονήσεις. Το άξιον απορίας είναι ότι αυτό το άμορφο υλικό βασίζεται σε δεσμούς υδρογόνου, που είναι από 100 ως και 1.000 φορές πιο ασθενείς από τους μεταλλικούς δεσμούς του ατσαλιού ή εκείνους του Κevlar. Πώς τα καταφέρνει η αράχνη να δημιουργεί τόσο καλύτερα «αμορτισέρ» με τόσο ταπεινά υλικά;

Η απάντηση της Dr. Grater ήταν η εξής: «Μέσω προσομοιώσεων σε υπολογιστή διαπιστώσαμε ότι μια διάταξη εν σειρά σε δίσκους των κρυσταλλικών και των άμορφων υπομονάδων ξεπερνούσε σε επιδόσεις κάθε τυχαία ή παράλληλη διαστρωμάτωση. Επομένως, έχουμε τώρα ένα νέο δομικό μοντέλο για το μετάξι».

Πηγή: http://www.chem.gr/

Don't have an account yet? Register Now!

Sign in to your account

Don't have an account yet? Register Now!

Sign in to your account

Διαβάστηκε 352 φορές Τελευταία τροποποίηση στις Κυριακή, 25 Νοεμβρίου 2018 21:39
Περισσότερα σε αυτή την κατηγορία: « Πολύτιμες μετρήσεις! Άνθρακες και Θησαυροί... »
Συνδεθείτε για να υποβάλετε σχόλια

calendar   Το Ημερολόγιο

   του ΕΚΦΕ

 

  

 

FB FindUsOnFacebook 512   Follow us on twitter

Don't have an account yet? Register Now!

Sign in to your account

Don't have an account yet? Register Now!

Sign in to your account