¿Cómo teje una araña una red, de dónde viene la seda de araña? Secretos del hilo web.

Las arañas pertenecen a los habitantes más antiguos de la Tierra: se encontraron rastros de los primeros arácnidos en rocas que tienen entre 340 y 450 millones de años. Las arañas son entre 200 y 300 millones de años más antiguas que los dinosaurios y más de 400 millones de años más antiguas que los primeros mamíferos. La naturaleza tuvo tiempo suficiente no solo para aumentar el número de especies de arañas (se conocen alrededor de 60 mil), sino también para equipar a muchos de estos depredadores de ocho patas con un medio asombroso de caza: una red. El patrón de la web puede ser diferente no solo diferentes tipos

, pero también en una araña en presencia de determinadas sustancias químicas, como explosivos o narcóticos. Incluso se iban a lanzar arañas al espacio para estudiar el efecto de la microgravedad en el patrón de la red.

Sin embargo, la sustancia que conforma la red oculta la mayoría de los misterios.

La red, al igual que nuestro pelo, la piel de los animales y los hilos de los gusanos de seda, se compone principalmente de proteínas. Pero las cadenas polipeptídicas de cada hilo de araña están entrelazadas de una manera tan inusual que han adquirido una fuerza casi récord. Un solo hilo producido por una araña es tan fuerte como un alambre de acero del mismo diámetro. Una cuerda tejida con telaraña, del grosor de un lápiz, podría sostener en su lugar una topadora, un tanque e incluso un Airbus tan potente como un Boeing 747. Pero la densidad del acero es seis veces mayor que la de las telas de araña.

Se sabe cuán alta es la resistencia de los hilos de seda. Un ejemplo clásico es una observación hecha por un médico de Arizona en 1881. Frente a este médico tuvo lugar un tiroteo en el que murió uno de los tiradores. Dos balas alcanzaron el pecho y lo atravesaron. Al mismo tiempo, trozos de un pañuelo de seda sobresalían del dorso de cada herida. Las balas atravesaron la ropa, los músculos y los huesos, pero no pudieron rasgar la seda que se interponía en su camino. ¿Por qué en la tecnología se utilizan estructuras de acero y no otras más ligeras y elásticas, hechas de un material similar a una telaraña? ¿Por qué no se reemplazan los paracaídas de seda por el mismo material? La respuesta es simple: intenta hacer el tipo de material que las arañas producen fácilmente todos los días, ¡no funcionará! El mundo ha estado estudiando la composición química de la red de tejedores de ocho patas durante mucho tiempo, y hoy la imagen de su estructura se revela más o menos completamente. La cadena tiene un núcleo interno de una proteína llamada fibroína, y alrededor de este núcleo hay capas concéntricas de nanofibras de glicoproteína. La fibroína constituye aproximadamente 2/3 de la masa de la red (así como, por cierto, la fibra de seda natural). Es un líquido viscoso y almibarado que polimeriza y endurece en el aire.

Las fibras de glicoproteína, cuyo diámetro puede ser de sólo unos pocos nanómetros, pueden estar situadas paralelas al eje del hilo de fibroína o formar espirales alrededor del hilo. Las glicoproteínas son proteínas complejas que contienen carbohidratos y tienen peso molecular de 15.000 a 1.000.000 de uma - están presentes no solo en las arañas, sino también en todos los tejidos de animales, plantas y microorganismos (algunas proteínas del plasma sanguíneo, tejido muscular, membranas celulares, etc.).

Durante la formación de una red, las fibras de glicoproteínas se conectan entre sí mediante enlaces de hidrógeno, así como enlaces entre grupos CO y NH, y una proporción significativa de enlaces se forma en las glándulas aracnoideas de los arácnidos. Las moléculas de glicoproteína pueden formar cristales líquidos con fragmentos en forma de varilla que se apilan paralelos entre sí, lo que le da a la estructura la fuerza de un sólido y al mismo tiempo mantiene la capacidad de fluir como un líquido.

Los componentes principales de la red son los aminoácidos más simples: glicina H 2 NCH 2 COOH y alanina CH 3 CHNH 2 COOH. La red también contiene sustancias inorgánicas: hidrogenofosfato de potasio y nitrato de potasio. Sus funciones se reducen a proteger la red de hongos y bacterias y, probablemente, crear las condiciones para la formación del propio hilo en las glándulas.

Una característica distintiva de la web es su respeto al medio ambiente. Se compone de sustancias que el entorno natural absorbe fácilmente y no daña este entorno. En este sentido, la web no tiene análogos creados por manos humanas.

Una araña puede producir hasta siete hilos de diferente estructura y propiedades: algunos para atrapar “redes”, otros para su propio movimiento, otros para señales, etc. Casi todos estos hilos podrían encontrar una amplia aplicación en la industria y la vida cotidiana, si sería posible establecer su producción generalizada. Sin embargo, es casi imposible “domesticar” arañas, como los gusanos de seda, u organizar granjas de arañas únicas: es poco probable que los hábitos agresivos de las arañas y las características de su carácter de cría individual lo permitan. Y para producir sólo 1 m de tela, se requiere el “trabajo” de más de 400 arañas.

¿Es posible reproducir los procesos químicos que tienen lugar en el cuerpo de las arañas y copiar material natural? Los científicos e ingenieros han desarrollado hace mucho tiempo la tecnología de Kevlar - fibra de aramida:

producido a escala industrial y acercándose a las propiedades de las telas de araña. Las fibras de Kevlar son cinco veces más débiles que las telas de araña, pero siguen siendo tan fuertes que se utilizan para fabricar chalecos antibalas ligeros, cascos protectores, guantes, cuerdas, etc. Pero el Kevlar se produce en soluciones calientes de ácido sulfúrico, mientras que las arañas requieren una temperatura regular. Los químicos aún no saben cómo abordar estas condiciones.

Sin embargo, los bioquímicos se han acercado más a la solución del problema de la ciencia de los materiales. En primer lugar, se identificaron y descifraron los genes de las arañas que programan la formación de hilos de una u otra estructura. Hoy en día esto se aplica a 14 especies de arañas. Luego, especialistas estadounidenses de varios centros de investigación (cada grupo de forma independiente) introdujeron estos genes en bacterias, tratando de obtener las proteínas necesarias en solución.

Los científicos de la empresa canadiense de biotecnología Nexia introdujeron estos genes en ratones, luego los cambiaron a cabras, y las cabras comenzaron a producir leche con la misma proteína que forma el hilo de la red. En el verano de 1999, dos machos cabríos africanos, Peter y Webster, fueron programados genéticamente para producir cabras cuya leche contenía esta proteína. Esta raza es buena porque las crías se convierten en adultas a la edad de tres meses. La empresa aún no dice nada sobre cómo hacer hilos con leche, pero ya ha registrado el nombre del nuevo material que creó: "BioSteel". En la revista "Science" ("Science", 2002, vol. 295, p. 427) se publicó un artículo sobre las propiedades del "bioacero".

Los especialistas alemanes de Gatersleben tomaron un camino diferente: introdujeron genes parecidos a arañas en plantas: patatas y tabaco. Consiguieron obtener hasta un 2% de proteínas solubles en tubérculos de patata y hojas de tabaco, compuestas principalmente por espidroína (la principal fibroína de las arañas). Se espera que cuando las cantidades de espidroína producidas sean significativas, se utilizará primero para fabricar vendajes médicos.

La leche obtenida de cabras genéticamente modificadas apenas se distingue por su sabor de la leche natural. Las patatas genéticamente modificadas son similares a las normales: en principio, también se pueden hervir y freír.

Se consideran los materiales más duraderos del mundo. web. Su elasticidad y resistencia son tales que si fuera posible hacer una red (conservando todas sus propiedades) al menos del grosor de un lápiz, sería fácil colgar en ella un tanque moderno.

Además, el proceso de trabajo de la araña está depurado a la categoría más alta; las empresas industriales modernas están lejos de esto.

Además, la araña no hace “sólo” una telaraña, sino precisamente la que necesita en ese momento concreto. Cambiar de ubicación es una, pescar comida es otra, “construir” un hogar para ti es la tercera. Una red de pesca generalmente se crea a partir de varios tipos de redes, que se diferencian entre sí por sus características. Sin embargo, para cambiar el "modelo", la araña no cambia de carril y no detiene su transportador: siempre "sabe" qué hilo necesita.

Para hacer la conocida telaraña clásica en forma de rueda, la araña primero tira de algo así como una "base": hilos no muy pegajosos y pesados ​​​​de gran diámetro, luego les coloca "radios" más delgados y solo entonces enreda el espacio restante en el centro con espirales casi invisibles, de lo más peligrosas y adhesivas, que actúan como trampa para varios insectos.

La araña rapera no teje ninguna red. Hace un hilo fino con una bola pegajosa al final, después de lo cual agita militantemente esta arma hacia lados diferentes. Al mismo tiempo, emite un aroma similar al que emiten las polillas hembras que buscan pareja. Las polillas crédulas acuden al olor, pero como resultado reciben un golpe en la frente con una bola pegajosa y se convierten en cena para la araña.

Para sus paseos, la araña teje una tela suave, espesa y esponjosa: ¿quién quiere caer en su propia trampa? Y si el artesano quiere cambiar de lugar de residencia, lanza una red de paracaídas especial que, atrapada por el viento, puede transportar a su propietario a largas distancias.

Y algo más de información interesante sobre las arañas. Hace varios años, los científicos de Madagascar descubrieron una nueva especie de araña que es capaz de tejer una red de hasta 25 metros de largo y de la fuerza y ​​​​el grosor adecuados (hasta ahora es un récord mundial). La araña extiende sus enormes redes no entre arbustos comunes, sino a través de lagos y ríos, para atrapar insectos que vuelan en círculos sobre el agua.

Y el año pasado, los científicos pudieron determinar cómo se ve una telaraña en sección transversal. Resultó que la red era un hilo de proteínas que parecía una pila de panqueques. El diámetro de cada “panqueque” es de 3 nanómetros y está conectado con su vecino mediante enlaces de hidrógeno.

Los representantes del orden de los arácnidos se pueden encontrar en todas partes. Son depredadores que cazan insectos. Atrapan a sus presas usando una red. Se trata de una fibra flexible y duradera a la que se adhieren moscas, abejas y mosquitos. Cómo teje una araña una red es una pregunta que a menudo se hace cuando se mira una increíble red de captura.

¿Qué es una red?

Las arañas son uno de los habitantes más antiguos del planeta, debido a tamaño pequeño y su aspecto específico, se les considera erróneamente insectos. De hecho, se trata de representantes del orden de los artrópodos. El cuerpo de la araña tiene ocho patas y dos secciones:

• cefalotórax;
• abdomen.

A diferencia de los insectos, no tienen antenas ni cuello que separe la cabeza del pecho. El abdomen de un arácnido es una especie de fábrica para la producción de telarañas. Contiene glándulas que producen una secreción compuesta por proteínas enriquecidas con alanina, que da fuerza, y glicina, responsable de la elasticidad. Según la fórmula química, las telarañas se parecen a la seda de los insectos. Dentro de las glándulas, la secreción está en estado líquido, pero cuando se expone al aire se endurece.

Información. La seda de las orugas de los gusanos de seda y las telas de araña tiene una composición similar: el 50% es proteína de fibroína. Los científicos han descubierto que el hilo de araña es mucho más fuerte que la secreción de la oruga. Esto se debe a la peculiaridad de la formación de fibras.

¿De dónde viene la telaraña?

En el abdomen del artrópodo hay excrecencias: verrugas aracnoideas. En su parte superior se abren los canales de las glándulas aracnoides formando hilos. Hay 6 tipos de glándulas que producen seda para diferentes propósitos (mover, bajar, enredar presas, almacenar huevos). En una especie, todos estos órganos no se encuentran al mismo tiempo; por lo general, un individuo tiene de 1 a 4 pares de glándulas.

En la superficie de las verrugas hay hasta 500 tubos giratorios que suministran la secreción de proteínas. La araña teje su tela de la siguiente manera:

• las verrugas se presionan contra la base (árbol, pasto, pared, etc.);
• una pequeña cantidad de proteína se adhiere al lugar seleccionado;
• la araña se aleja tirando del hilo con sus patas traseras;
• para el trabajo principal se utilizan patas delanteras largas y flexibles, con su ayuda se crea un marco a partir de hilos secos;
• La etapa final de la creación de la red es la formación de espirales pegajosas.

Gracias a las observaciones de los científicos, se supo de dónde viene la telaraña. Es producido por verrugas pareadas móviles en el abdomen.

Dato interesante. La red es muy ligera; el peso de un hilo que envuelve la Tierra a lo largo del ecuador sería de sólo 450 g.

Araña saca hilo del abdomen

Cómo construir una red de pesca

El viento es el mejor ayudante de la araña en la construcción. Después de sacar un hilo fino de las verrugas, el arácnido lo expone a una corriente de aire que transporta la seda congelada a una distancia considerable. Ésta es la forma secreta en que una araña teje una red entre los árboles. La red se adhiere fácilmente a las ramas de los árboles y, usándola como cuerda, el arácnido se mueve de un lugar a otro.

Se puede rastrear un cierto patrón en la estructura de la web. Su base es un marco de hilos fuertes y gruesos dispuestos en forma de rayos que divergen de un punto. Comenzando desde la parte exterior, la araña crea círculos y avanza gradualmente hacia el centro. Es sorprendente que sin ningún equipo mantenga la misma distancia entre cada círculo. Esta parte de las fibras es pegajosa y es donde se quedarán atrapados los insectos.

Dato interesante. La araña se come su propia red. Los científicos ofrecen dos explicaciones para este hecho: de esta manera, se repone la pérdida de proteínas durante la reparación de la red de pesca, o la araña simplemente bebe agua que cuelga de los hilos de seda.

La complejidad del patrón web depende del tipo de arácnido. Los artrópodos inferiores construyen redes simples, mientras que los superiores construyen patrones geométricos complejos. Se estima que construye una trampa de 39 radios y 39 espirales. Además de los hilos radiales lisos, las espirales auxiliares y captadoras, existen hilos de señal. Estos elementos captan y transmiten al depredador las vibraciones de la presa capturada. Si se topa con un objeto extraño (una rama, una hoja), el pequeño dueño lo separa, lo tira y luego vuelve a colocar la red.

Los grandes arácnidos arbóreos tiran de trampas con un diámetro de hasta 1 m. En ellas no solo caen insectos, sino también pájaros pequeños.

¿Cuánto tiempo le toma a una araña tejer una red?

Un depredador dedica de media hora a 2-3 horas para crear una trampa calada para insectos. Su tiempo de funcionamiento depende de las condiciones climáticas y del tamaño previsto de la red. Algunas especies tejen hilos de seda a diario, haciéndolo por la mañana o por la noche, según su estilo de vida. Uno de los factores que determina cuánto tarda una araña en tejer una red es su tipo: plana o voluminosa. El plano es la versión familiar de hilos radiales y espirales, y el volumétrico es una trampa hecha de un trozo de fibras.

Finalidad de la web

Las finas redes no son sólo trampas para insectos. El papel de la red en la vida de los arácnidos es mucho más amplio.

Atrapando presas

Todas las arañas son depredadores y matan a sus presas con veneno. Además, algunas personas tienen una constitución frágil y pueden convertirse ellas mismas en víctimas de insectos, por ejemplo, avispas. Para cazar necesitan refugio y una trampa. Las fibras pegajosas realizan esta función. Enredan a la presa atrapada en la red en un capullo de hilos y la dejan hasta que la enzima inyectada la lleva a un estado líquido.

Las fibras de seda arácnida son más delgadas que el cabello humano, pero su resistencia a la tracción específica es comparable a la del alambre de acero.

Reproducción

Durante el período de apareamiento, los machos unen sus propios hilos a la red de la hembra. Golpeando rítmicamente las fibras de seda, comunican sus intenciones a una pareja potencial. La hembra que recibe el cortejo desciende al territorio del macho para aparearse. En algunas especies, la hembra inicia la búsqueda de pareja. Secreta un hilo con feromonas, gracias al cual la araña la encuentra.

Hogar para la posteridad

Los capullos para los huevos se tejen con la secreción de una red sedosa. Su número, según el tipo de artrópodo, es de 2 a 1000 piezas. Las hembras cuelgan los sacos con huevos en un lugar seguro. La cáscara del capullo es bastante fuerte; consta de varias capas y está impregnada de secreción líquida.

En su madriguera, los arácnidos tejen telas alrededor de las paredes. Esto ayuda a crear un microclima favorable y sirve como protección contra el mal tiempo y los enemigos naturales.

Emocionante

Una de las respuestas a por qué una araña teje una red es que utiliza hilos como vehículo. Para moverse entre árboles y arbustos, comprender y caer rápidamente, necesita fibras fuertes. Para volar largas distancias, las arañas trepan a alturas elevadas, sueltan una red que se endurece rápidamente y luego, con una ráfaga de viento, se alejan varios kilómetros. La mayoría de las veces, los viajes se realizan en días cálidos y despejados del verano indio.

¿Por qué la araña no se pega a su tela?

Para evitar caer en su propia trampa, la araña fabrica varios hilos secos para moverse. Conozco perfectamente las complejidades de las redes y él se acerca con seguridad a la presa atrapada. Por lo general, queda un área segura en el centro de la red de pesca, donde el depredador espera a su presa.

El interés de los científicos por la interacción de los arácnidos con sus trampas de caza comenzó hace más de 100 años. Inicialmente, se sugirió que había un lubricante especial en sus patas que evitaba que se pegaran. Nunca se encontró ninguna confirmación de la teoría. Filmar con una cámara especial el movimiento de las patas de la araña a lo largo de las fibras de la secreción congelada permitió explicar el mecanismo de contacto.

Una araña no se pega a su tela por tres motivos:

• muchos pelos elásticos en sus patas reducen el área de contacto con la espiral pegajosa;
• las puntas de las patas de la araña están cubiertas con un líquido aceitoso;
• El movimiento se produce de una manera especial.

¿Cuál es el secreto de la estructura de las patas que ayuda a los arácnidos a evitar pegarse? En cada pata de la araña hay dos garras de soporte con las que se adhiere a la superficie y una garra flexible. Al moverse, presiona los hilos contra los pelos flexibles del pie. Cuando la araña levanta la pata, la garra se endereza y los pelos apartan la telaraña.

Otra explicación es la falta de contacto directo entre la pata del arácnido y las gotitas pegajosas. Caen sobre los pelos del pie y luego regresan fácilmente al hilo. Cualesquiera que sean las teorías que consideren los zoólogos, el hecho es que las arañas no se convierten en prisioneras de sus propias trampas pegajosas.

Otros arácnidos, como los ácaros y los pseudoescorpiones, también pueden tejer redes. Pero sus redes no se pueden comparar en fuerza y ​​​​tejido hábil con las obras de verdaderos maestros: las arañas. ciencia moderna aún no es capaz de reproducir la web mediante un método sintético. La tecnología para fabricar seda de araña sigue siendo uno de los misterios de la naturaleza.

Los arácnidos se destacan de todos los insectos por su capacidad para tejer patrones de red asombrosos.
Es imposible imaginar cómo una araña teje una red. La pequeña criatura crea redes grandes y fuertes. habilidad asombrosa Se formó hace 130 millones de años.

No es casualidad que todas las oportunidades en los animales aparezcan y se consoliden mediante la selección natural. Cada acción tiene un propósito estrictamente definido.

La araña teje una red para lograr objetivos vitales:

• atrapar presas;
• reproducción;
• fortalecer sus visones;
• seguro contra caídas;
• engaño de los depredadores;
• facilitando el movimiento en las superficies.

El orden de las arañas consta de 42 mil especies, cada una de las cuales tiene sus propias preferencias en el uso de la construcción de redes. Todos los representantes utilizan la red para sujetar a la víctima. Los aranemorfos masculinos dejan líquido seminal en la red. Luego, la araña camina sobre la red y recoge secreciones en los órganos de copulación.

Después de la fertilización, los bebés se forman en un capullo aracnoideo protector. Algunas hembras dejan feromonas en la malla, sustancias que atraen a sus parejas. Los tejedores de orbes envuelven hojas y ramitas con hilos. El resultado son muñecos para distraer a los depredadores. Los peces plateados que viven en el agua construyen casas con cavidades de aire.

El tamaño de la telaraña depende del tipo de araña. Algunos arácnidos tropicales crean "obras maestras" con un diámetro de 2 m, capaces de albergar incluso un pájaro. Las telas de araña convencionales son de menor tamaño.
Es interesante saber cuánto tiempo teje una araña una red. Los zoólogos lograron descubrir que la cruz hace frente al trabajo en unas pocas horas. Los representantes de los países cálidos tardan varios días en crear patrones de gran superficie. El papel principal en el proceso lo desempeñan órganos especiales.

La estructura de las glándulas aracnoideas.

En el abdomen del insecto hay excrecencias: verrugas aracnoideas con agujeros en forma de tubo.
A través de estos conductos sale un líquido viscoso desde la glándula aracnoidea. Cuando se expone al aire, el gel se convierte en fibras finas.

Composición química de la web.

La capacidad única de endurecimiento de la solución liberada se explica por sus componentes estructurales.

El líquido contiene una alta concentración de proteínas que contienen los siguientes aminoácidos:

• glicina;
• alanina;
• serina

La estructura cuaternaria de la proteína, cuando se expulsa del conducto, cambia de tal manera que como resultado se forman filamentos. A partir de formaciones filiformes se obtienen posteriormente fibras, cuya resistencia
4 – 10 veces más duradero que el cabello humano.
1,5 – 6 veces más resistente que las aleaciones de acero.

Ahora queda claro cómo una araña teje una red entre los árboles. Las fibras delgadas y fuertes no se rompen, se comprimen, se estiran, giran sin torcerse y conectan ramas en una sola red.

El propósito de la vida de una araña es obtener alimento proteico. La respuesta a la pregunta “¿Por qué las arañas tejen telas” es obvia? Principalmente para cazar insectos. Fabrican redes de captura de diseño complejo. Apariencia Las estructuras estampadas son diferentes.

• Lo más frecuente es que veamos redes poligonales. A veces son casi redondos. Tejer con arañas requiere una habilidad y paciencia increíbles. Sentados en la rama superior, forman un hilo que cuelga en el aire. Si tienes suerte, el hilo se enganchará rápidamente en una rama en un lugar adecuado y la araña se moverá a un nuevo punto para seguir trabajando. Si el hilo no se engancha de ninguna manera, la araña lo tira hacia sí, se lo come para que el producto no desaparezca y comienza de nuevo el proceso. Poco a poco formando un marco, el insecto comienza a crear bases radiales. Cuando estén listos sólo queda hacer hilos de conexión entre los radios;
• Los representantes del embudo tienen un enfoque diferente. Hacen un embudo y se esconden en el fondo. Cuando la víctima se acerca, la araña salta y la mete en el embudo;
• Algunos individuos forman una red de hilos en zigzag. La probabilidad de que la víctima no salga de ese patrón es mucho mayor;
• La araña llamada “bola” no se molesta; teje un solo hilo, que tiene una gota de pegamento al final. El cazador dispara un hilo a la víctima, pegándolo firmemente;
• Los ogros araña resultaron ser aún más astutos. Hacen una pequeña red entre sus patas y luego la arrojan sobre el objeto deseado.

Los diseños dependen de las condiciones de vida de los insectos y sus especies.

Conclusión

Habiendo descubierto cómo una araña teje una red, cuáles son sus características, solo queda admirar esta creación de la naturaleza e intentar crear algo similar. Las artesanas copian patrones en los delicados patrones de los chales de punto. Las antenas y redes para pescar peces y animales se fabrican utilizando esquemas similares. Los humanos aún no han podido simular completamente el proceso.

Vídeo: Araña teje una red.