რატომ არის ვებ ასე ძლიერი? ობობის ქსელის თოკი

მე-18 საუკუნეში ერთმა ბონმა მონპელიედან მოქსოვა წყვილი წინდები და ხელთათმანები. ობობის ქსელის ტექსტილის მიზნებისთვის გამოყენების ეს გამოცდილება ერთადერთი აღმოჩნდა. ამჟამად, ვებ გამოიყენება მხოლოდ როგორც ზუსტი ოპტიკური ინსტრუმენტების საყრდენი.

ქსელი სინთეზირდება ობობის სისხლში არსებული ამინომჟავებიდან. ეს ხდება ობობის ჯირკვლების კედლებში მდებარე უჯრედებში. ქსელი წარმოიქმნება წვეთებით; ისინი ერწყმის ჯირკვლის ღრუ ცენტრალურ ნაწილში. ეს ბლანტი სითხე რეალურად არის ქოქოსის ქსელის კონცენტრირებული ხსნარი. ხსნარი გროვდება ჯირკვლებში მანამ, სანამ ობობას არ დასჭირდება ქსელი და ის გამოიყვანება ობობის მეჭეჭების სადინრებიდან. ქსელი სწრაფად იჭიმება თხელ ძაფად და მაშინვე გადადის ბლანტი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში.

ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება ძაფებში იყოს შეყვანილი, ჩვეულებრივ, მაღალი მოლეკულური წონის პოლიმერებია. ისინი შედგება გრძელი, თხელი მოლეკულებისგან. მოლეკულები ტრიალდება, როდესაც ისინი ხსნარშია. თუმცა, თუ ისინი გამოყვანილია თხელი ნახვრეტიდან, ისინი იშლება და განლაგებულია ბოჭკოს მთელ სიგრძეზე. მოლეკულები ამ პოზიციაზე იმართება ჯვარედინი კავშირებით, რომლებიც იქმნება მიმდებარე ჯაჭვებს შორის.

მოძრაობს, ობობა ჩვეულებრივ ქსოვს ორმაგ ძაფს - ე.წ დაკიდებულ ძაფს. ის იცავს მის დაცემას და მიმაგრებულია მიმაგრებული დისკებით, როდესაც ობობა დაბლა დასჭირდება.

ჩამოკიდებულ ძაფს ზოგჯერ ამაგრებენ ორი თხელი ძაფით. ისინი ასევე გამოიყენება დასაჭერი ბადის გარე ჩარჩოსა და რადიალური ძაფების დასამზადებლად. დამჭერი ბადის კიდევ ერთი ძირითადი ნაწილია სპირალური ძაფი; ის რეალურად იჭერს მასზე დაცემულ ბუზებს.

მთელი ქსელი ძალიან წებოვანი და უკიდურესად ელასტიურია. ის წებოვანია ძალიან ბლანტი ნივთიერების მრავალი წვეთით, რომელიც ფარავს ორივე ძაფს და აკავებს მათ. ბლანტი ძაფთან ოდნავი შეხებისას ბუზი ეწებება. ძაფი შეიძლება გატეხვის გარეშე გაიჭიმოს, რაც არ უნდა ძლიერი იყოს მსხვერპლი. ეს ჩვეულებრივ იწვევს ბუზის ჩახლართვას მიმდებარე წებოვან ძაფებშიც. ბუზს უჭირავს, ობობა ბრუნავს მას ყბებით, ფეხის ფრჩხილებითა და წინა ფეხებით, ხოლო უკანა ფეხები ობობას მეჭეჭებიდან ქსელს აშორებს. ამგვარად, ბუზი აღმოჩნდება ქოქოსის ქსელში "ბანდაჟში" და ობობა ხშირად მიჰყავს მსხვერპლს თავის თავშესაფარში, სადაც მას ან მაშინვე შეჭამენ, ან "რეზერვში" ჩამოკიდებენ.

არის სხვა ვებ; იგი გამოიყენება ქოქოსის დასამზადებლად. ეს ძაფი ახვევს ობობას შემოდგომაზე დადებულ კვერცხებს. ქოქოსი იცავს კვერცხებს უამინდობისა და სხვადასხვა მტაცებლების ხელყოფისგან.

ქსელი შედგება ცილებისგან. ცნობილია, რომ ცილები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ყველა ცოცხალი ორგანიზმის სტრუქტურასა და ფუნქციაში. ისინი ქმნიან მიოსინს კუნთებში, კოლაგენში შემაერთებელი ქსოვილები, სისხლში ჰემოგლობინი, ასევე ფერმენტები, რომლებიც აკონტროლებენ ყველაფერს ქიმიური რეაქციებიცოცხალ ორგანიზმში.

ცილები არის დიდი მოლეკულები, რომლებიც აგებულია ოცი სხვადასხვა ამინომჟავისგან. ვებ ცილის მოლეკულა შეიძლება შედგებოდეს ერთი ან მეტი ჯაჭვისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ ან მეტ ადგილას. ძლიერი ჯვარედინი კავშირები წარმოიქმნება ამინომჟავის ცისტინის მიერ, რომელსაც შეუძლია „მიეჭიდოს“ ორ განსხვავებულ ჯაჭვს. ცისტინს ასევე შეუძლია შექმნას კავშირი სხვადასხვა ნაწილებიიგივე ჯაჭვი, რომელიც ქმნის მარყუჟებს.

ოცი ამინომჟავას შეუძლია შექმნას სხვადასხვა ცილების უზარმაზარი რაოდენობა. ცილის ქიმიკოსების ერთ-ერთი მთავარი მიზანია ამინომჟავების რაოდენობის განსაზღვრა ცილაში და მათი შედარებითი პოზიციები.

ამინომჟავის შემადგენლობის დასადგენად, იგი იშლება მის შემადგენელ ამინომჟავებად მარილმჟავაში ადუღებით. შემდეგ ყველა კომპონენტი იზოლირებულია ამინომჟავების ნარევიდან. ოცდახუთი წლის წინ ეს საკმაოდ რთული პროცედურა იყო, რომელიც დიდ მასალას და დროს მოითხოვდა და გარდა ამისა, ყოველთვის ზუსტ შედეგს არ იძლეოდა. ამჟამად, ამინომჟავების სრული ანალიზი შეიძლება ჩატარდეს რამდენიმე მილიგრამ მასალაზე ერთ დღეში. მეცნიერებმა შექმნეს აპარატი, რომელშიც ამინომჟავების ნარევი ჯერ კომპონენტებად იშლება, შემდეგ კი მათი რიცხვი ავტომატურად იწერება და გრაფიკების სახით იწერება.

ეს ანალიტიკური მეთოდები იქნა გამოყენებული მრავალი კუბოს ქსელის ანალიზში. დიდი განსხვავებაა ქოქოსის ძაფისა და ჩამოკიდებული ძაფის კომპოზიციებში. პირველის ძირითადი ამინომჟავებია ალანინი და სერინი, მეორეში გლიცინი და ალანინი. ცილის ნახევარზე მეტი თითოეულ შემთხვევაში წარმოიქმნება მხოლოდ ორი ამინომჟავისგან, თუმცა მათში ბევრი სხვა ამინომჟავაა. ყველაზე მეტად ამინომჟავების ქსელში ძალიან მოკლე გვერდითი ჯაჭვებით.

ძალიან მნიშვნელოვანია იმის ცოდნა, თუ როგორ არის განლაგებული ამინომჟავები ცილაში. მაგრამ ეს ჯერ კიდევ არ იძლევა ბოჭკოების ყველა თვისების ახსნას. ეს თვისებები დიდწილად დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ არის განლაგებული ჯაჭვები ერთმანეთთან შედარებით.

1913 წელს მამა და შვილმა ბრაგიმ აჩვენეს, რომ ნებისმიერი ნივთიერების კრისტალი, რომელიც ბრუნავს რენტგენის სხივებში, ასახავს მათ გარკვეული კონკრეტული კუთხით, რადგან ის შედგება მოწესრიგებული ატომებისგან, რომლებიც ქმნიან ასახვის სიბრტყეებს. იმავე წელს, ორმა იაპონელმა - ნიკიშავამ და ონომ - აღმოაჩინა, რომ ბევრი ბოჭკო, რომელსაც კრისტალური სტრუქტურა არ უნდა ჰქონოდა, ასევე გარკვეულ ანარეკლებს იძლევა.

არაქნოიდული ძაფების არსებული რენტგენის სხივები შეუმჩნევლად გამოიყურება ნამდვილი კრისტალების რენტგენის სხივებთან შედარებით, მაგრამ მათ შეუძლიათ მნიშვნელოვანი ინფორმაციის მიწოდება ქსელის სტრუქტურის შესახებ. ის ფაქტი, რომ ასეთი რენტგენის ნიმუში შეიცავს ლაქებს, მიუთითებს ქსელის ბოჭკოებში კრისტალური რეგიონების არსებობაზე, რომლებსაც აქვთ ატომების მოწესრიგებული განლაგება. ამ კრისტალური რეგიონების სტრუქტურის განსაზღვრის დამსახურება ძირითადად ეკუთვნის კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროფესორ ლინუს პაულინგს და პროფესორ უორვიკერს.

ამ კვლევების წყალობით ჩვენ ვიცით, რომ თითქმის ყველა ტიპის ქსელს აქვს მსგავსი სტრუქტურა. ამის შესახებ უხეში წარმოდგენა შეიძლება მივიღოთ ფურცელზე რამდენიმე თანაბარი მანძილის პარალელური ხაზის დახატვით და შემდეგ ამ ფურცლის ნაკეცებად შეკრებით ხაზებთან სწორი კუთხით. ხაზები წარმოადგენს გრძელ პეპტიდურ ჯაჭვებს, ხოლო ადგილები, სადაც ისინი იკვეთება ნაკეცებთან, მიუთითებს ნახშირბადის ატომების პოზიციებზე, საიდანაც ვრცელდება გვერდითი ჯაჭვები. ისინი სწორი კუთხით მიდიან ფურცლის სიბრტყეზე.

ახლა განიხილეთ რამდენიმე მსგავსი ფურცელი ერთად; მათი "შეფუთვის" სიმკვრივე დამოკიდებული იქნება I-ჯგუფების ზომაზე. თითქმის ყველა ქსელს აქვს ჯაჭვები, რომლებიც განლაგებულია იმავე გზით ფურცლებში და განსხვავდება მხოლოდ ფურცლებს შორის მანძილით: ის მერყეობს 3.3-დან 15.6 ანგსტრომამდე.

ქსელის ძაფი გრძელი, რეგულარული ცილინდრებია, თითქმის რეგულარული წრიული კვეთით. ბოჭკოების სიზუსტის შედარების ერთ-ერთი გზა არის ბოჭკოს კონკრეტული სიგრძის წონის მითითება. ქსელისთვის ის ჩვეულებრივ გამოიხატება დენიერში - 9 კილომეტრიანი ძაფის წონა გრამებში. ამ საზომ სისტემაში აბრეშუმის ჭიის ძაფი იწონის 1 დენს, ხოლო ადამიანის თმა 40-50 დენს. ობობის ქოქოსის ძაფის წონაა 0,7 დენი, ხოლო ჩამოკიდებული ძაფის კი ნაკლები, 0,07 დენიერი. ეკვატორზე დაკიდებული ძაფი იწონიდა მხოლოდ 340 გრამს.

ტექსტილის ინდუსტრიისთვის მნიშვნელოვანია ძაფების სიმტკიცე და დაჭიმვის თვისებები. სხვადასხვა სისქის ძაფების შესადარებლად, მათი სიძლიერე, როგორც წესი, გამოიხატება დაჭიმვის სიმტკიცით, ანუ დატვირთვის გატეხვის თვალსაზრისით, გაყოფილი დენიერზე. ამრიგად, დაჭიმვის სიმტკიცე გამოიხატება გრამებში თითო დენიერზე. ქოქოსის ძაფების მსხვრევის საშუალო სიძლიერეა 2,2 გ/დენერი, ხოლო ჩამოკიდებული ძაფის 7,8 გ/დენერი. დრეკადობა გახეთქვის დროს აღწევს შესაბამისად 46% და 31%-ს.

ჩამოკიდებული ძაფისგან განსხვავებით, ქოქოსის ძაფი შედარებით მყიფეა და ეს განპირობებულია მისი დანიშნულებით. მას არ უწევს გაუძლოს დიდ სტრესს, მისი ამოცანაა შექმნას დამცავი ნაჭუჭი ქოქოსის კვერცხებისთვის. ამისთვის ობობა ხვეული ძაფიდან ექვსფენიან ძაფს ქსოვს. ქოქოსის თითოეული ძაფი შედგება ექვსი ძაფისგან. ეს გოსამერი მოგვაგონებს ნაყარ ძაფს, რომელიც ბოლო წლებში შეიქმნა ელასტიური ნაქსოვი ტანსაცმლის დასამზადებლად ხელოვნური ბოჭკოებისგან.

დამჭერი ბადის სპირალური ძაფი, რომელიც ქმნის წებოვან ქსელურ ხაფანგს, ძალიან ელასტიურია. მისი გაფართოება და შეკუმშვა სრულიად შექცევადია და ამ მხრივ ის რეზინას წააგავს.

ინდუსტრიის ერთ-ერთი ამოცანა ხელოვნური მასალებიარის მომხმარებლების მიწოდება გარკვეული თვისებების მქონე მასალებით. მაგალითად, საცვლების ქსოვილს სჭირდება სითბოს შენარჩუნება და ტენიანობის შთანთქმა, ხოლო საბურავის კაბელს ძალიან ძლიერი ქსოვილი სჭირდება.

ხელოვნური ცილოვანი ბოჭკოების განვითარება ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა, რადგან ჩვენ ჯერ არ შეგვიძლია შევქმნათ გრძელი ჯაჭვები რთული ამინომჟავური სტრუქტურით. თუმცა, თქვენ შეგიძლიათ აიღოთ ერთი ამინომჟავა და პოლიმერიზაცია მოახდინოთ გრძელ ჯაჭვებად, როგორიცაა პოლიალანინი ან პოლიალანინი და მეთილის გლუტამაგი, რათა მათგან კარგი ქსოვილები მიიღოთ. ასევე შესაძლებელია მაღალი მოლეკულური წონის პოლიმერების მიღება განმეორებითი დიპეპტიდური თანმიმდევრობით, მაგალითად, ... გლიცინი - ალანინი - გლიცინი - ალანინი - გლიცინ-ალანინი ...

შემდგომი შესწავლა სხვადასხვა სახის Cobwebs - ეს არის გზა, რომელიც აუცილებლად დაგვეხმარება ხელოვნური ცილოვანი ბოჭკოების შექმნაში.

P.S. კიდევ რაზე საუბრობენ ბრიტანელი მეცნიერები: რომ მომავალში, როგორც ობობის ძაფის, ასევე სხვა ბუნებრივი მასალის უფრო დეტალური, მოლეკულური შესწავლის საფუძველზე, მეცნიერებს შეეძლებათ მიიღონ სხვადასხვა ულტრა სასარგებლო ნივთები ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრებისთვის, მაგალითად. , მძიმე
სპეციალური პოლიმერებისგან დამზადებული რკინაბეტონის პროდუქტები ან მსგავსი რამ.

განიხილება მსოფლიოში ყველაზე ძლიერი მასალები ვებ. მისი ელასტიურობა და სიმტკიცე ისეთია, რომ თუ შესაძლებელი იქნებოდა ქსელის გაკეთება (მთელი თვისების შენარჩუნებისას) ფანქარივით სქელი მაინც, მაშინ შესაძლებელი იქნებოდა მასზე თანამედროვე ტანკის მარტივად ჩამოკიდება.

უფრო მეტიც, ობობის პროცესი გამართულია უმაღლესი კატეგორიის მიხედვით - თანამედროვე ინდუსტრიული კომპანიები შორს არიან ამისგან.

უფრო მეტიც, ობობა ქმნის არა "უბრალოდ" ქსელს, არამედ ზუსტად იმას, რაც მას სჭირდება ამ კონკრეტულ მომენტში. განლაგების ადგილის შეცვლა ერთია, საკვების დაჭერა მეორეა, საკუთარი თავისთვის საცხოვრებლის „აშენება“ მესამეა. დამჭერი ბადე, როგორც წესი, იქმნება რამდენიმე ტიპის ქსელისგან, რომლებიც განსხვავდებიან ერთმანეთისგან თავიანთი მახასიათებლებით. თუმცა „მოდელის“ შესაცვლელად ობობა არ აღადგენს და არ აჩერებს თავის მილსადენს – ყოველთვის „იცის“ რომელი ძაფი სჭირდება.

ცნობილი კლასიკური, ბორბლის ფორმის ქსელის გასაკეთებლად, ობობა ჯერ ათრევს რაღაც „საძირკვლის“ მსგავსს - დიდი დიამეტრის არც თუ ისე წებოვან და მძიმე ძაფებს, შემდეგ აყენებს მათ უფრო თხელ „ქსოვის ნემსებს“ და მხოლოდ ამის შემდეგ ახვევს დარჩენილ ადგილს. ცენტრში თითქმის უხილავი, ყველაზე საშიში და წებოვანი სპირალებით, რომლებიც სხვადასხვა მწერების მახეა.

მეთევზე ობობა საერთოდ არ ქსოვს ქსელებს. ის აკეთებს ერთ თხელ ძაფს, რომელსაც ბოლოში წებოვანი ბურთი აქვს, რის შემდეგაც ამ იარაღს საომარი მოქმედებით ურტყამს. სხვადასხვა მხარეები. ამავდროულად, ის აფრქვევს ისეთივე არომატს, როგორსაც გამოყოფს მდედრი თითები, რომლებიც ეძებენ პარტნიორებს. სანდო თითები მიედინება სურნელში, მაგრამ შედეგად ისინი შუბლზე წებოვან ბურთულას იღებენ და ობობის სადილად ხდებიან.

სასეირნოდ ობობა ქმნის რბილ, სქელ და ფუმფულა ქსელს - ვის უნდა საკუთარ ხაფანგში მოხვედრა? ხოლო თუ ხელოსანი საცხოვრებელი ადგილის შეცვლას გადაწყვეტს, მაშინ უშვებს სპეციალურ ვებ-პარაშუტს – ქარმა აიყვანა, მას შეუძლია პატრონის გადაადგილება დიდ მანძილზე.

და კიდევ რამდენიმე საინტერესო ინფორმაცია ობობების შესახებ. მეცნიერებმა რამდენიმე წლის წინ მადაგასკარში აღმოაჩინეს ახალი ტიპის ობობა, რომელსაც შეუძლია 25 მეტრამდე სიგრძის ქსელის ქსოვა და შესაბამისი სიმტკიცის და სისქის (ჯერჯერობით ეს მსოფლიო რეკორდია). ობობა თავის უზარმაზარ ქსელებს ათრევს არა ჩვეულებრივ ბუჩქებს შორის, არამედ პირდაპირ ტბებსა და მდინარეებს შორის - წყლის ზემოთ მოძრავი მწერების დასაჭერად.

გასულ წელს მეცნიერებმა შეძლეს დაედგინათ, როგორ გამოიყურება ვებ განყოფილებაში. აღმოჩნდა, რომ ქსელი არის ცილოვანი ძაფი, რომელიც ჰგავს ბლინების დასტას. თითოეული „ბლინის“ დიამეტრი 3 ნანომეტრია და მეზობელს წყალბადური ბმების შედეგად უკავშირდება.

ნებისმიერ მსურველს შეუძლია ადვილად მოაშოროს ხის ტოტებს შორის ან ოთახის შორეულ კუთხეში მდებარე ჭერის ქვეშ ჩამოკიდებული ძაფები. მაგრამ ცოტამ თუ იცის, რომ თუ ქსელს აქვს დიამეტრი 1 მმ, მაშინ მას შეუძლია გაუძლოს დატვირთვას დაახლოებით 200 კგ. იმავე დიამეტრის ფოლადის მავთულს უძლებს მნიშვნელოვნად ნაკლები: 30-100 კგ, დამოკიდებულია ფოლადის ტიპზე. რატომ აქვს ვებს ასეთი განსაკუთრებული თვისებები?

ზოგიერთი ობობა ტრიალებს შვიდამდე სახის ძაფს, თითოეულს თავისი დანიშნულება აქვს. ძაფები შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ მტაცებლის დასაჭერად, არამედ ქოქოსის ასაგებად და პარაშუტით ასვლისთვის (ქარში ფრენა, ობობებს შეუძლიათ თავი დააღწიონ მოულოდნელ საფრთხეს და ახალგაზრდა ობობები ამ გზით სახლდებიან ახალ ტერიტორიებზე). თითოეული ტიპის ქსელი წარმოიქმნება სპეციალური ჯირკვლების მიერ.

ნადირის დასაჭერად გამოყენებული ქსელი შედგება რამდენიმე ტიპის ძაფისგან (ნახ. 1): ჩარჩო, რადიალური, სამაგრი და დამხმარე. მეცნიერთა ყველაზე დიდი ინტერესი არის კარკასის ძაფი: მას აქვს როგორც მაღალი სიმტკიცე, ასევე მაღალი ელასტიურობა - თვისებების ეს კომბინაციაა უნიკალური. საბოლოო სტრესი ობობის ჩონჩხის ძაფის გაწყვეტისას Araneus diadematusარის 1.1–2.7. შედარებისთვის: ფოლადის დაჭიმვის სიმტკიცეა 0,4–1,5 გპა, ხოლო ადამიანის თმის 0,25 გპა. ამავდროულად, კარკასის ძაფს შეუძლია 30-35% -ით გაჭიმვა, ხოლო მეტალების უმეტესობას შეუძლია გაუძლოს დეფორმაციას არაუმეტეს 10-20%.

წარმოიდგინეთ მფრინავი მწერი, რომელიც ურტყამს დაჭიმულ ქსელს. ამ შემთხვევაში, ქსელის ძაფი ისე უნდა გაიჭიმოს, რომ მფრინავი მწერის კინეტიკური ენერგია გადაიქცევა სითბოდ. თუ ქსელი ინახავდა მიღებულ ენერგიას ელასტიური დეფორმაციის ენერგიის სახით, მაშინ მწერი ბატუტის მსგავსად გადმოხტებოდა ქსელს. ვებ-გვერდის მნიშვნელოვანი თვისება ის არის, რომ ის ძალიან ხაზს უსვამს დიდი რიცხვისიცხე სწრაფი გაჭიმვისა და შემდგომი შეკუმშვის დროს: ერთეული მოცულობისთვის გამოთავისუფლებული ენერგია 150 მჯ/მ 3-ზე მეტია (ფოლადის გამოშვება - 6 მჯ/მ 3). ეს საშუალებას აძლევს ქსელს ეფექტურად გაანადგუროს ზემოქმედების ენერგია და არ გაიჭიმოს ზედმეტად, როდესაც მსხვერპლს მოხვდება. ობობის ქსელები ან მსგავსი თვისებების მქონე პოლიმერები შეიძლება იყოს იდეალური მასალა მსუბუქი ჯავშანტექნიკისთვის.

AT ხალხური მედიცინაარსებობს ასეთი რეცეპტი: ჭრილობაზე ან აბრაზიაზე, სისხლის შესაჩერებლად, შეგიძლიათ მიამაგროთ ქსელი, ფრთხილად გაასუფთავოთ მასში ჩარჩენილი მწერები და პატარა ყლორტები. გამოდის, რომ ქსელს აქვს ჰემოსტატიკური ეფექტი და აჩქარებს დაზიანებული კანის შეხორცებას. ქირურგებს და ტრანსპლანტოლოგებს შეუძლიათ გამოიყენონ იგი, როგორც მასალა ნაკერების, იმპლანტების გასამაგრებლად და თუნდაც ბლანკისთვის. ხელოვნური ორგანოები. ვებ-გვერდის დახმარებით შესაძლებელია მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს მედიცინაში ამჟამად გამოყენებული მრავალი მასალის მექანიკური თვისებები.

ასე რომ, ვებ არის უჩვეულო და ძალიან პერსპექტიული მასალა. რა მოლეკულური მექანიზმებია პასუხისმგებელი მის განსაკუთრებულ თვისებებზე?

ჩვენ მიჩვეულები ვართ იმ ფაქტს, რომ მოლეკულები უკიდურესად პატარა ობიექტებია. თუმცა ეს ყოველთვის ასე არ არის: ჩვენს ირგვლივ ფართოდ არის გავრცელებული პოლიმერები, რომლებსაც აქვთ იდენტური ან მსგავსი ერთეულებისგან შემდგარი გრძელი მოლეკულები. ყველამ იცის, რომ ცოცხალი ორგანიზმის გენეტიკური ინფორმაცია გრძელ დნმ-ის მოლეკულებშია ჩაწერილი. ყველას ეჭირა პოლიეთილენის გრძელი გადახლართული მოლეკულებისგან დამზადებული პლასტმასის პარკები. პოლიმერის მოლეკულებს შეუძლიათ მიაღწიონ უზარმაზარ ზომებს.

მაგალითად, ადამიანის დნმ-ის ერთი მოლეკულის მასა არის დაახლოებით 1,9·10 დილის 12 საათზე. (თუმცა, ეს დაახლოებით ას მილიარდჯერ მეტია, ვიდრე წყლის მოლეკულის მასა), თითოეული მოლეკულა რამდენიმე სანტიმეტრია, ხოლო ადამიანის დნმ-ის ყველა მოლეკულის საერთო სიგრძე 10 11 კმ-ს აღწევს.

ბუნებრივი პოლიმერების ყველაზე მნიშვნელოვანი კლასი არის ცილები, ისინი შედგება ერთეულებისგან, რომელსაც ამინომჟავები ეწოდება. სხვადასხვა ცილები ასრულებენ უკიდურესად განსხვავებულ ფუნქციებს ცოცხალ ორგანიზმებში: ისინი აკონტროლებენ ქიმიურ რეაქციებს, იყენებენ სამშენებლო მასალად, დასაცავად და ა.შ.

ქსელის ჩონჩხის ძაფი შედგება ორი ცილისგან, რომლებსაც უწოდებენ სპიდროინებს 1 და 2 (ინგლისურიდან ობობა- ობობა). სპიდროინები გრძელი მოლეკულებია, რომელთა მასა მერყეობს 120,000-დან 720,000 ამუ-მდე. სხვადასხვა ობობებში, სპიდროინების ამინომჟავების თანმიმდევრობა შეიძლება განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან, მაგრამ ყველა სპიდროინს აქვს საერთო მახასიათებლები. თუ გონებრივად დაჭიმავთ გრძელ სპიდროინის მოლეკულას სწორ ხაზში და დააკვირდებით ამინომჟავების თანმიმდევრობას, აღმოჩნდება, რომ იგი შედგება ერთმანეთის მსგავსი მონაკვეთებისგან (ნახ. 2). მოლეკულაში მონაცვლეობს ორი ტიპის ადგილი: შედარებით ჰიდროფილური (ისინი, რომლებიც ენერგიულად სასარგებლოა წყლის მოლეკულებთან კონტაქტში) და შედარებით ჰიდროფობიური (ისინი, რომლებიც თავს არიდებენ წყალთან კონტაქტს). თითოეული მოლეკულის ბოლოში არის ორი არაგანმეორებადი ჰიდროფილური რეგიონი, ხოლო ჰიდროფობიური რეგიონები შედგება ამინომჟავის მრავალი გამეორებისგან, რომელსაც ალანინი ეწოდება.

გრძელი მოლეკულა (მაგ. ცილა, დნმ, სინთეზური პოლიმერი) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დაქუცმაცებული ჩახლართული თოკის სახით. მისი გაჭიმვა არ არის რთული, რადგან მოლეკულაში არსებული მარყუჟები შედარებით მცირე ძალისხმევით შეიძლება გასწორდეს. ზოგიერთ პოლიმერს (როგორიცაა რეზინი) შეუძლია გაჭიმოს საწყისი სიგრძის 500%-მდე. ასე რომ, ქსელის (გრძელი მოლეკულებისგან შემდგარი მასალის) უნარი უფრო მეტად დეფორმირდეს, ვიდრე ლითონები, გასაკვირი არ არის.

საიდან მოდის ქსელის სიძლიერე?

ამის გასაგებად, მნიშვნელოვანია დაიცვას ძაფის ფორმირების პროცესი. ობობის ჯირკვლის შიგნით სპიდროინები გროვდება კონცენტრირებული ხსნარის სახით. როდესაც ძაფი წარმოიქმნება, ეს ხსნარი ტოვებს ჯირკვალს ვიწრო არხით, ეს ეხმარება მოლეკულებს გაჭიმვაში და ორიენტირებაში მათ დაჭიმვის მიმართულებით, ხოლო შესაბამისი ქიმიური ცვლილებები იწვევს მოლეკულების ერთმანეთთან შეკვრას. მოლეკულების ფრაგმენტები, რომლებიც შედგება ალანინებისგან, უერთდებიან ერთმანეთს და ქმნიან ბროლის მსგავს მოწესრიგებულ სტრუქტურას (ნახ. 3). ასეთ სტრუქტურაში ფრაგმენტები ერთმანეთის პარალელურად არის დაწყობილი და წყალბადის ბმებით ერთმანეთთან დაკავშირებული. ეს არის ერთმანეთთან დაკავშირებული სექციები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ბოჭკოს სიმტკიცეს. მოლეკულების ასეთი მჭიდროდ შეფუთული რეგიონების ტიპიური ზომა რამდენიმე ნანომეტრია. მათ ირგვლივ მდებარე ჰიდროფილური ადგილები აღმოჩნდება შემთხვევით დაკეცილი, დაქუცმაცებული თოკების მსგავსი, მათ შეუძლიათ გასწორება და ამით უზრუნველყონ ქსელის გაჭიმვა.

ბევრი კომპოზიციური მასალა, როგორიცაა რკინა პლასტმასი, აგებულია იმავე პრინციპით, როგორც კარკასის ძაფი: შედარებით რბილ და მოძრავ მატრიცაში, რომელიც დეფორმაციის საშუალებას იძლევა, არის მცირე მყარი ადგილები, რომლებიც მასალას ძლიერს ხდის. მიუხედავად იმისა, რომ მასალების მეცნიერები დიდი ხანია მუშაობენ ასეთ სისტემებთან, ადამიანის მიერ შექმნილი კომპოზიტები მხოლოდ იწყებენ ქსელთან მიახლოებას თავიანთი თვისებებით.

საინტერესოა, როდესაც ქსელი სველდება, ის ძალიან იკუმშება (ამ ფენომენს სუპერკონტრაქცია ეწოდება). ეს იმიტომ ხდება, რომ წყლის მოლეკულები შეაღწევს ბოჭკოს და მოუწესრიგებელ ჰიდროფილურ რეგიონებს უფრო მობილურს ხდის. თუ ქსელი დაჭიმულია და ჩამოცვენილია მწერებისგან, მაშინ სველ ან წვიმიან დღეს ის იკუმშება და ამავდროულად უბრუნებს ფორმას.

ჩვენ ასევე აღვნიშნავთ საინტერესო თვისებაძაფის ფორმირება. ობობა ჭიმავს ქსელს საკუთარი წონის ქვეშ, მაგრამ მიღებულ ქსელს (ძაფის დიამეტრი დაახლოებით 1-10 მიკრონი) ჩვეულებრივ შეუძლია გაუძლოს თავად ობობის მასას ექვსჯერ აღემატება მასას. თუმცა, თუ ობობის წონა გაიზარდა ცენტრიფუგაში დატრიალებით, ის იწყებს უფრო სქელი და გამძლე, მაგრამ ნაკლებად ხისტი ქსელის გამოყოფას.

როდესაც საქმე ეხება ქსელის გამოყენებას, ჩნდება კითხვა, თუ როგორ მივიღოთ იგი სამრეწველო რაოდენობით. მსოფლიოში არის ობობების „რძვის“ ინსტალაციები, რომლებიც ძაფებს აჭიმებენ და სპეციალურ ბორბლებზე ახვევენ. თუმცა ეს მეთოდი არაეფექტურია: 500 გრ ქსელის დასაგროვებლად საჭიროა 27 ათასი საშუალო ობობა. სწორედ აქ მოდის ბიოინჟინერია სამაშველოში. თანამედროვე ტექნოლოგიებისაშუალებას იძლევა შევიდეს ვებ ცილების მაკოდირებელი გენები სხვადასხვა ცოცხალ ორგანიზმებში, როგორიცაა ბაქტერიები ან საფუარი. ეს გენმოდიფიცირებული ორგანიზმები ხდება ხელოვნური ქსელების წყარო. მეთოდებით მიღებული ცილები გენეტიკური ინჟინერიარეკომბინანტებს უწოდებენ. გაითვალისწინეთ, რომ ჩვეულებრივ რეკომბინანტული სპიდროინები ბევრად უფრო მცირეა, ვიდრე ბუნებრივი, მაგრამ მოლეკულის სტრუქტურა (ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური რეგიონების მონაცვლეობა) უცვლელი რჩება.

არსებობს რწმენა, რომ ხელოვნური ქსელი თავისი თვისებებით არ ჩამოუვარდება ბუნებრივს და იპოვის საკუთარს პრაქტიკული გამოყენებაროგორც გამძლე და ეკოლოგიურად სუფთა მასალა. რუსეთში, სხვადასხვა ინსტიტუტის რამდენიმე სამეცნიერო ჯგუფი ერთობლივად არის დაკავებული ქსელის თვისებების კვლევაში. რეკომბინანტული ქსელის მოპოვება ხორციელდება გენეტიკისა და სამრეწველო მიკროორგანიზმების სელექციის სახელმწიფო კვლევით ინსტიტუტში, ფიზიკური და ქიმიური თვისებებიპროტეინებს სწავლობენ ლომონოსოვის სახელობის მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ბიოლოგიის ფაკულტეტის ბიოინჟინერიის განყოფილებაში. M.V. Lomonosov, ვებ ცილებისგან მიღებული პროდუქტები იქმნება რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ბიოორგანული ქიმიის ინსტიტუტში. სამედიცინო აპლიკაციებისწავლობს ტრანსპლანტაციისა და ხელოვნური ორგანოების ინსტიტუტში.

ობობები დედამიწის უძველეს ბინადრებს მიეკუთვნებიან: პირველი არაქნიდების კვალი აღმოაჩინეს 340-450 მილიონი წლის კლდეებში. ობობები დინოზავრებზე 200-300 მილიონი წლით უფროსია და პირველ ძუძუმწოვრებზე 400 მილიონ წელზე მეტი. ბუნებას ჰქონდა საკმარისი დრო არა მხოლოდ ობობის სახეობების რაოდენობის გასამრავლებლად (დაახლოებით 60 ათასი მათგანი ცნობილია), არამედ ამ რვაფეხა მტაცებლებისგან მრავალი აღჭურვა ნადირობის გასაოცარი საშუალებით - ქოქოსის ქსელით. ქსელის ნიმუში შეიძლება იყოს განსხვავებული არა მხოლოდ განსხვავებული ტიპები, არამედ ერთ ობობაში გარკვეული ქიმიკატების არსებობისას, როგორიცაა ფეთქებადი ან ნარკოტიკული საშუალება. ობობები კი აპირებდნენ კოსმოსში გაშვებას, რათა შეესწავლათ მიკროგრავიტაციის გავლენა ქსელის ნიმუშზე. თუმცა, ყველაზე მეტად საიდუმლოს მალავდა ის ნივთიერება, რომლისგანაც ქსელი შედგება.

ქსელი, ისევე როგორც ჩვენი თმა, ცხოველების თმა, აბრეშუმის ჭიის ძაფები, ძირითადად შედგება ცილებისგან. მაგრამ პოლიპეპტიდური ჯაჭვები თითოეულ ქსელში ისე უჩვეულოდ არის გადახლართული, რომ მათ თითქმის რეკორდული სიძლიერე მიიღეს. ობობის მიერ წარმოებული ერთი ძაფი ისეთივე ძლიერია, როგორც ფოლადის მავთულის თანაბარი დიამეტრი. ძროხის ქსელისგან ნაქსოვი თოკი, მხოლოდ ფანქრის სისქის, იტევდა ბულდოზერს, ტანკს და ისეთ მძლავრ აერობუსსაც კი, როგორიც არის Boeing 747. მაგრამ ფოლადის სიმკვრივე ექვსჯერ აღემატება ქოქოსის ქსელებს.

ცნობილია, რამდენად მაღალია აბრეშუმის ძაფების სიმტკიცე. კლასიკური მაგალითია არიზონელი ექიმის მიერ გაკეთებული დაკვირვება ჯერ კიდევ 1881 წელს. ამ ექიმის თვალწინ მოხდა სროლა, რომლის დროსაც ერთ-ერთი მსროლელი დაიღუპა. ორი ტყვია მკერდში მოხვდა და პირდაპირ გაიარა. ამავდროულად, აბრეშუმის ცხვირსახოცის ნაჭრები ამოდიოდა თითოეული ჭრილობის უკანა მხრიდან. ტყვიებმა გაიარა ტანსაცმელი, კუნთები და ძვლები, მაგრამ ვერ გაანადგურეს აბრეშუმი, რომელიც მათ შეხვდნენ.

მაშ, რატომ გამოიყენება ფოლადის კონსტრუქციები ინჟინერიაში და არა მსუბუქი და ელასტიური, რომელიც დამზადებულია ქოქოსის ქსელის მსგავსი მასალისგან? რატომ არ იცვლება აბრეშუმის პარაშუტები ერთი და იგივე მასალით? პასუხი მარტივია: შეეცადეთ გააკეთოთ ისეთი მასალა, რომელსაც ობობები ადვილად აწარმოებენ ყოველდღიურად - ეს არ გამოდგება!

Მეცნიერები სხვა და სხვა ქვეყნებიმსოფლიომ დიდი ხანია შეისწავლა რვაფეხა ქსოვის ქსელის ქიმიური შემადგენლობა და დღეს მისი სტრუქტურის სურათი მეტ-ნაკლებად სრულად არის გამჟღავნებული. ვებ ძაფს აქვს ცილის შიდა ბირთვი, რომელსაც ფიბროინი ეწოდება და ამ ბირთვის გარშემო არის გლიკოპროტეინების ნანობოჭკოების კონცენტრირებული ფენები. ფიბროინი შეადგენს ქსელის მასის დაახლოებით 2/3-ს (და ასევე, სხვათა შორის, ბუნებრივი აბრეშუმის ბოჭკოსაც). ეს არის ბლანტი სიროფიანი სითხე, რომელიც პოლიმერიზდება და მყარდება ჰაერში.

გლიკოპროტეინის ბოჭკოები, რომელთა დიამეტრი შეიძლება იყოს მხოლოდ რამდენიმე ნანომეტრი, შეიძლება იყოს პარალელურად ფიბროინის ძაფის ღერძთან ან აყალიბოს სპირალები ძაფის გარშემო. გლიკოპროტეინები რთული ცილებია, რომლებიც შეიცავს ნახშირწყლებს და აქვთ მოლეკულური წონა 15,000-დან 1,000,000 ამუ - გვხვდება არა მხოლოდ ობობებში, არამედ ცხოველების, მცენარეების და მიკროორგანიზმების ყველა ქსოვილში (ზოგიერთი ცილა სისხლის პლაზმაში, კუნთოვან ქსოვილში, უჯრედულ გარსებში და ა.შ.).

ქსელის ფორმირებისას, გლიკოპროტეინის ბოჭკოები ურთიერთდაკავშირებულია წყალბადის ბმების გამო, აგრეთვე CO და NH ჯგუფებს შორის ობლიგაციების გამო, და ობლიგაციების მნიშვნელოვანი ნაწილი იქმნება არაქნიდების არაქნოიდულ ჯირკვლებში. გლიკოპროტეინის მოლეკულებს შეუძლიათ შექმნან თხევადი კრისტალები ღეროს ფორმის ფრაგმენტებით, რომლებიც ერთმანეთის პარალელურად არის დაწყობილი, რაც სტრუქტურას ანიჭებს მყარის სიმტკიცეს, ხოლო ინარჩუნებს სითხის მსგავსად დინების უნარს.

ქსელის ძირითადი კომპონენტებია უმარტივესი ამინომჟავები: გლიცინი H 2 NCH 2 COOH და ალანინი CH 3 CHNH 2 COOH. ქსელი ასევე შეიცავს არაორგანულ ნივთიერებებს - კალიუმის წყალბადოფოსფატს და კალიუმის ნიტრატს. მათი ფუნქციები მცირდება ქსელის დაცვაზე სოკოებისა და ბაქტერიებისგან და, ალბათ, ქმნის პირობებს ჯირკვლებში თავად ძაფის წარმოქმნისთვის.

ვებ-გვერდის გამორჩეული თვისებაა გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა. იგი შედგება ბუნებრივი გარემოს მიერ ადვილად ათვისებული ნივთიერებებისგან და არ აზიანებს ამ გარემოს. ამ მხრივ, ინტერნეტს ჯერ არ გააჩნია ადამიანის ხელით შექმნილი ანალოგები.

ობობას შეუძლია განასხვავოს შვიდამდე სხვადასხვა სტრუქტურისა და თვისებების ძაფები: ზოგი "ბადეების" დასაჭერად, სხვები საკუთარი მოძრაობისთვის, სხვები სიგნალიზაციისთვის და ა.შ. თითქმის ყველა ეს ძაფი შეიძლება ფართოდ იყოს გამოყენებული ინდუსტრიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში შეუძლიათ თავიანთი ფართო წარმოების დამყარება. თუმცა, ძნელად შესაძლებელია ობობების „მოთვინიერება“, აბრეშუმის ჭიების მსგავსად, ობობის თავისებური მეურნეობების მოწყობა: ობობების აგრესიული ჩვევები და ინდივიდუალური ფერმერის თვისებები მათ ხასიათში ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ამის საშუალებას იძლევა. და ქსელიდან მხოლოდ 1 მ ქსოვილის წარმოებისთვის საჭიროა 400-ზე მეტი ობობა "მუშაობისთვის".

შესაძლებელია თუ არა ობობების ორგანიზმში მიმდინარე ქიმიური პროცესების რეპროდუცირება და ბუნებრივი მასალის კოპირება? მეცნიერებმა და ინჟინრებმა დიდი ხანია შეიმუშავეს კევლარის ტექნოლოგია - არამიდური ბოჭკო:

მიღებული სამრეწველო მასშტაბით და უახლოვდება ქსელის თვისებებს. კევლარის ბოჭკოები ხუთჯერ უფრო სუსტია ვიდრე ძროხის ქსელი, მაგრამ მაინც იმდენად ძლიერია, რომ მათ იყენებენ მსუბუქი ტყვიაგაუმტარი ჟილეტების, დამცავი ჩაფხუტების, ხელთათმანების, თოკების და ა.შ. მაგრამ კევლარი მიიღება ცხელ გოგირდმჟავას ხსნარებში, ხოლო ობობას ჩვეულებრივი ტემპერატურა სჭირდება. ქიმიკოსებმა ჯერ არ იციან როგორ მიუდგეს ასეთ პირობებს.

თუმცა ბიოქიმიკოსები მატერიალური მეცნიერების პრობლემის გადაწყვეტას მიუახლოვდნენ. პირველი, ობობის გენები იდენტიფიცირებული და გაშიფრული იყო, პროგრამირებადია ამა თუ იმ სტრუქტურის ძაფების ფორმირება. დღეს ეს ეხება ობობის 14 სახეობას. შემდეგ ამერიკელმა სპეციალისტებმა რამდენიმე კვლევითი ცენტრიდან (თითოეული ჯგუფი დამოუკიდებლად) შეიტანეს ეს გენები ბაქტერიებში, ცდილობდნენ ხსნარში მიეღოთ სასურველი ცილები.

კანადური ბიოტექნოლოგიური ფირმის Nexia-ს მეცნიერებმა შეიტანეს ასეთი გენები თაგვებში, შემდეგ გადავიდნენ თხებზე და თხებმა დაიწყეს რძის მიცემა სწორედ პროტეინთან ერთად, რომელიც ქმნის ქსელის ძაფს. 1999 წლის ზაფხულში, ორ აფრიკულ პიგმე თხას, პიტერს და ვებსტერს, გენეტიკურად დაპროგრამებული იქნა თხის შთამომავლობა, რომლის რძეც შეიცავდა ამ პროტეინს. ეს ჯიში კარგია, რადგან შთამომავლობა ზრდასრული ხდება უკვე სამი თვის ასაკში. კომპანია ჯერ კიდევ დუმს, თუ როგორ უნდა გააკეთოს ძაფები რძისგან, მაგრამ უკვე დარეგისტრირდა მის მიერ შექმნილი ახალი მასალის სახელი - "BioSteel" ("ბიოსტელი"). „ბიოფოლადის“ თვისებების შესახებ სტატია დაიბეჭდა ჟურნალში „Science“ („ნაუკა“, 2002, ტ. 295, გვ. 427).

გატერსლებენის გერმანელი სპეციალისტები სხვა გზით წავიდნენ: მათ მცენარეებში ობობის მსგავსი გენები შეიტანეს - კარტოფილი და თამბაქო. მათ მოახერხეს კარტოფილის ტუბერებში და თამბაქოს ფოთლებში ხსნადი ცილების 2%-მდე მიღება, რომელიც ძირითადად შედგებოდა სპიდროინისგან (ობობების მთავარი ფიბროინი). ვარაუდობენ, რომ როდესაც წარმოებული სპიდროინის რაოდენობა მნიშვნელოვანი გახდება, მისგან პირველ რიგში დამზადდება სამედიცინო ბაფთები.

გენმოდიფიცირებული თხებისგან მიღებული რძე გემოვნებით ძნელად შეიძლება გამოირჩეოდეს ნატურისგან. გენმოდიფიცირებული კარტოფილი ჩვეულებრივის მსგავსია: პრინციპში შეიძლება მოხარშული და შემწვარიც.

ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა კანდიდატი ე.ლოზოვსკაია

მეცნიერება და ცხოვრება // ილუსტრაციები

დამჭერი სპირალის ძაფის დაფარული წებოვანი ნივთიერება თანაბრად ნაწილდება ქსელში წვეთები-მძივების სახით. ნახატზე ნაჩვენებია ხაფანგის სპირალის ორი ფრაგმენტის მიმაგრების ადგილი რადიუსზე.

მეცნიერება და ცხოვრება // ილუსტრაციები

მეცნიერება და ცხოვრება // ილუსტრაციები

მეცნიერება და ცხოვრება // ილუსტრაციები

მეცნიერება და ცხოვრება // ილუსტრაციები

საწყისი ეტაპებიობობის ჯვრით დამჭერი ქსელის აგება.

ლოგარითმული სპირალი დაახლოებით აღწერს დამხმარე სპირალური ძაფის ფორმას, რომელსაც ობობა ათავსებს ბორბლის ფორმის დამჭერი ბადის აგების დროს.

არქიმედეს სპირალი აღწერს წებოვანი ძაფის ფორმას.

ზიგზაგის ძაფები არგიოპის გვარის ობობის ქსელის ერთ-ერთი მახასიათებელია.

აბრეშუმის ბოჭკოს კრისტალურ უბნებს აქვს დაკეცილი სტრუქტურა, მსგავსი ნახატზე ნაჩვენები. ცალკეული ჯაჭვები დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით.

ახალგაზრდა ჯვარედინი ობობები, მხოლოდ ქოქოსის ქსელიდან.

Dinopidae spinosa ოჯახის ობობები ფეხებს შორის ქსოვენ ქოქოსის ქსელს და შემდეგ აყრიან მსხვერპლს.

ობობის ჯვარი (Araneus diadematus) ცნობილია ბორბლის ფორმის დიდი ბადეების ქსოვის უნარით.

ობობების ზოგიერთი სახეობა მრგვალ ხაფანგს გრძელ „კიბესაც“ უმაგრებს, რაც საგრძნობლად ზრდის ნადირობის ეფექტურობას.

მეცნიერება და ცხოვრება // ილუსტრაციები

ასე გამოიყურება ობობის ქსელის მილები მიკროსკოპის ქვეშ, საიდანაც ობობის აბრეშუმის ძაფები გამოდის.

შესაძლოა, ობობები არ არიან ყველაზე მიმზიდველი არსებები, მაგრამ მათი შექმნა - ქსელი - აღფრთოვანებას არ იწვევს. დაიმახსოვრე, როგორ ხიბლავს მზეზე მოციმციმე საუკეთესო ძაფების გეომეტრიული სისწორე, რომელიც გადაჭიმულია ბუჩქის ტოტებს შორის ან მაღალ ბალახს შორის.

ობობები ჩვენი პლანეტის ერთ-ერთი უძველესი მკვიდრია, რომელიც ბინადრობს მიწაზე 200 მილიონზე მეტი წლის წინ. ბუნებაში დაახლოებით 35 ათასი სახეობის ობობაა. ეს ყოვლისმომცველი რვაფეხა არსებები ცნობადია ყოველთვის და ყველგან, მიუხედავად ფერისა და ზომის განსხვავებებისა. მაგრამ მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი განმასხვავებელი თვისებაარის ობობის აბრეშუმის წარმოქმნის უნარი, ბუნებრივი ბოჭკოვანი სიძლიერით შეუდარებელი.

ობობები თავიანთ ქსელებს სხვადასხვა მიზნებისთვის იყენებენ. მისგან ამზადებენ კვერცხის ქოქოსებს, აშენებენ თავშესაფრებს გამოსაზამთრებლად, ხტუნვისას იყენებენ „უსაფრთხო თოკად“, ქსოვენ რთულ ბადეებს და ახვევენ დაჭერილ მსხვერპლს. შეწყვილებისთვის მზად მდედრი აწარმოებს გოსამერის ძაფი, მონიშნულია ფერომონებით, რის წყალობითაც ძაფის გასწვრივ მოძრაობს მამაკაცი, ადვილად პოულობს პარტნიორს. ზოგიერთი სახეობის ახალგაზრდა ობობები დაფრინავენ მშობლის ბუდიდან გრძელ ძაფებზე, რომლებიც ქარმა აიყვანა.

ობობები ძირითადად მწერებით იკვებებიან. დამჭერი მოწყობილობები, რომლებსაც ისინი იყენებენ საკვების მოსაპოვებლად, ყველაზე მეტად სხვადასხვა ფორმებიდა ტიპები. ზოგიერთი ობობა უბრალოდ გადაჭიმავს რამდენიმე სიგნალის ძაფს თავის თავშესაფართან და, როგორც კი მწერი ძაფს შეეხება, ისინი მისკენ მიისწრაფიან ჩასაფრებიდან. სხვები ისვრის ძაფს წებოვანი წვეთით ბოლოში წინ, როგორც ერთგვარი ლასო. მაგრამ ობობების დიზაინის აქტივობის მწვერვალი მაინც მრგვალი, ბორბლის ფორმის ბადეებია, რომლებიც ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად მდებარეობს.

ბორბლის ფორმის დამჭერი ბადის ასაგებად ჯვარედინი ობობა, ჩვენი ტყეებისა და ბაღების საერთო ბინადარი, ათავისუფლებს საკმაოდ გრძელ, ძლიერ ძაფს. ნიავი ან ჰაერის ნაკადი აწევს ძაფს მაღლა და თუ ქსელის აშენების ადგილი კარგად არის შერჩეული, ის ეკიდება უახლოეს ტოტს ან სხვა საყრდენს. ობობა დაცოცავს მის გასწვრივ, რათა ბოლომდე დამაგრდეს, ხანდახან სხვა ძაფს უყრის სიმტკიცისთვის. შემდეგ თავისუფლად ჩამოკიდებულ ძაფს უშვებს და მის შუაზე მესამედს ამაგრებს ისე, რომ Y-ის ფორმის სტრუქტურა მიიღება - პირველი სამი რადიუსი ორმოცდაათზე მეტიდან. როდესაც რადიალური ძაფები და ჩარჩო მზად იქნება, ობობა უბრუნდება ცენტრში და იწყებს დროებითი დამხმარე სპირალის დადებას - რაღაც "ხარაჩოს". დამხმარე სპირალი ამაგრებს სტრუქტურას და ემსახურება ობობას გზას, როდესაც აწყობს სპირალს. ბადის მთლიანი ძირითადი ჩარჩო, რადიუსების ჩათვლით, დამზადებულია არაწებოვანი ძაფით, მაგრამ დასაჭერი სპირალისთვის გამოიყენება წებოვანი საფარით დაფარული ორმაგი ძაფი.

გასაკვირია, რომ ამ ორ სპირალს განსხვავებული გეომეტრიული ფორმა აქვს. დროის სპირალს აქვს შედარებით ცოტა შემობრუნება და მათ შორის მანძილი ყოველი შემობრუნებისას იზრდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ მისი დაყენებისას ობობა მოძრაობს იმავე კუთხით რადიუსებთან. შედეგად გატეხილი ხაზის ფორმა ახლოსაა ეგრეთ წოდებულ ლოგარითმულ სპირალთან.

წებოვანი ხაფანგის სპირალი აგებულია სხვა პრინციპით. ობობა კიდედან იწყება და ცენტრისკენ მოძრაობს, ხვეულებს შორის იგივე მანძილის შენარჩუნებას ახდენს და მიიღება არქიმედეს სპირალი. ამავდროულად კბენს დამხმარე სპირალის ძაფებს.

ობობის აბრეშუმი წარმოიქმნება სპეციალური ჯირკვლებით, რომლებიც მდებარეობს ობობის მუცლის უკანა ნაწილში. ცნობილია სულ მცირე შვიდი ტიპის ობობის ჯირკვლები, რომლებიც წარმოქმნიან სხვადასხვა ძაფებს, მაგრამ ობობის არცერთ ცნობილ სახეობას არ აქვს შვიდივე ტიპი ერთდროულად. როგორც წესი, ობობას აქვს ამ ჯირკვლების ერთიდან ოთხ წყვილამდე. ქსელის ქსოვა არ არის სწრაფი ბიზნესი და დაახლოებით ნახევარი საათი სჭირდება საშუალო ზომის ხაფანგის ქსელის აშენებას. სხვა სახის ქსელის წარმოებაზე გადასასვლელად (დამჭერი სპირალისთვის), ობობას წუთიერი შესვენება სჭირდება. ობობები ხშირად ხელახლა იყენებენ ქსელს, ჭამენ წვიმის, ქარის ან მწერების მიერ დაზიანებული დამჭერი ბადის ნარჩენებს. ქსელი მათ სხეულში სპეციალური ფერმენტების დახმარებით შეიწოვება.

ობობის აბრეშუმის სტრუქტურა იდეალურად იქნა შემუშავებული ევოლუციის ასობით მილიონი წლის განმავლობაში. ეს ბუნებრივი მასალა აერთიანებს ორ შესანიშნავ თვისებას - სიმტკიცეს და ელასტიურობას. ქსელების ქსელს შეუძლია შეაჩეროს მწერი მთელი სიჩქარით მფრინავი. ძაფი, რომლიდანაც ობობები ქსოვენ თავიანთი დამჭერი ქსელის საფუძველს, უფრო თხელია ვიდრე ადამიანის თმა და მისი სპეციფიკური (ანუ ერთეულ მასაზე გამოთვლილი) დაჭიმვის სიმტკიცე უფრო მაღალია, ვიდრე ფოლადის. თუ გოზამერის ძაფს შევადარებთ იმავე დიამეტრის ფოლადის მავთულს, მაშინ ისინი გაუძლებენ დაახლოებით იგივე წონას. მაგრამ ობობის აბრეშუმი ექვსჯერ მსუბუქია და, შესაბამისად, ექვსჯერ უფრო ძლიერი.

ადამიანის თმის, ცხვრის მატყლისა და აბრეშუმის ჭიის აბრეშუმის მსგავსად, ქსელები ძირითადად ცილებისგან შედგება. ამინომჟავების შემადგენლობის თვალსაზრისით, ვებ ცილები - სპიდროინები - შედარებით ახლოს არის ფიბროინებთან, ცილები, რომლებიც ქმნიან აბრეშუმის ქიაყელებს. ორივე შეიცავს უჩვეულოდ მაღალი რაოდენობით ამინომჟავებს ალანინს (25%) და გლიცინს (დაახლოებით 40%). ალანინით მდიდარი ცილის მოლეკულების უბნები ქმნიან კრისტალურ უბნებს, რომლებიც მჭიდროდ შეფუთულია ნაკეცებად, რაც უზრუნველყოფს მაღალ სიმტკიცეს, ხოლო ის ადგილები, სადაც მეტი გლიცინია, უფრო ამორფული მასალაა, რომელსაც შეუძლია კარგად გაჭიმვა და ამით ძაფს ელასტიურობა მისცეს.

როგორ იქმნება ასეთი ძაფი? ამ კითხვაზე სრული და მკაფიო პასუხი ჯერ არ არსებობს. ქსელის დატრიალების პროცესი ყველაზე დეტალურად იქნა შესწავლილი ობობის ამპულას ფორმის ჯირკვლისა და ნეფილას კლავიპების მაგალითზე. ამპულოიდური ჯირკვალი, რომელიც წარმოქმნის უძლიერეს აბრეშუმს, შედგება სამი ძირითადი ნაწილისგან: ცენტრალური ტომარა, ძალიან გრძელი მოხრილი არხი და მილაკი გამოსასვლელით. უჯრედებიდან შიდა ზედაპირიტომრიდან გამოდის პატარა სფერული წვეთები, რომლებიც შეიცავს ორი ტიპის სპიდროინის ცილის მოლეკულებს. ეს ბლანტი ხსნარი მიედინება ტომრის კუდში, სადაც სხვა უჯრედები გამოყოფენ სხვა ტიპის ცილას, რომელსაც გლიკოპროტეინებს უწოდებენ. გლიკოპროტეინების წყალობით მიღებული ბოჭკო იძენს თხევად კრისტალურ სტრუქტურას. თხევადი კრისტალები იმითაა გამორჩეული, რომ, ერთის მხრივ, წესრიგის მაღალი ხარისხი აქვთ, ხოლო მეორეს მხრივ, თხევად რჩებიან. როდესაც სქელი მასა მოძრაობს გამოსასვლელისკენ, გრძელი ცილის მოლეკულები ორიენტირდებიან და ერთმანეთის პარალელურად დგანან გამომავალი ბოჭკოების ღერძის მიმართულებით. ამ შემთხვევაში მათ შორის წარმოიქმნება მოლეკულური წყალბადის ბმები.

კაცობრიობამ დააკოპირა ბუნების მრავალი დიზაინის აღმოჩენა, მაგრამ ჯერჯერობით შეუძლებელი გახდა ისეთი რთული პროცესის რეპროდუცირება, როგორიც არის ვებ ტრიალი. მეცნიერები ახლა ცდილობენ ამ რთული პრობლემის გადაჭრას ბიოტექნოლოგიური ტექნიკის დახმარებით. პირველი ნაბიჯი იყო იმ გენების იზოლირება, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან იმ ცილების წარმოებაზე, რომლებიც ქმნიან ქსელს. ეს გენები შეყვანილია ბაქტერიულ და საფუარის უჯრედებში (იხ. „მეცნიერება და სიცოცხლე“ No2, 2001 წ.). კანადელი გენეტიკოსები კიდევ უფრო შორს წავიდნენ - მათ გამოიყვანეს გენმოდიფიცირებული თხა, რომელთა რძე შეიცავს დაშლილ ცილებს. მაგრამ პრობლემა მხოლოდ ობობის აბრეშუმის ცილის მიღებაში არ არის, აუცილებელია ბუნებრივი დაწნული პროცესის სიმულაცია. და ბუნების მეცნიერთა ეს გაკვეთილი ჯერ კიდევ არ უნდა ისწავლონ.