蜘蛛絲(蜘蛛吐出的絲)

人類利用蜘蛛絲始於1909年，在第二次世界大戰時蜘蛛絲曾被用作望遠鏡、槍炮的瞄準系統中光學裝置的十字準線，但20世紀90年代後開始對蜘蛛絲蛋白基因組成、結構形態、力學性能等有了深入研究，為蜘蛛絲商業化生產提供了可能性。

基本介紹

• 中文名：蜘蛛絲
• 1909年：人類利用蜘蛛絲始於1909年
• 用途：曾被用作瞄準鏡望遠鏡十字線
• 主要化學成分：是甘氨酸（NH2-CH2-COOH）等

形成

蜘蛛的肚子裡有許多絲漿，它的尾端有很小的孔眼。結網的時候，蜘蛛便將這些絲漿噴出去。絲漿一遇到空氣，就凝結成有粘性的絲，用它所結成的網，無論什麼飛蟲，一撞上就別想再跑掉。而蜘蛛的身上和腳上經常分泌出一層油質，粘絲是不粘油的。但是，一般飛蟲是沒有這層油質的，所以，蜘蛛網能牢牢地粘住飛蟲卻粘不住蜘蛛。

特點

蜘蛛絲的理化性質與蠶絲相比，具有非常明顯的優勢，在力學強度方面，蜘蛛絲纖維與強度最高的碳纖維及高強合纖Aramid、Kevlar，等強度相接近，但它的韌性明顯優於上述幾種纖維。因此，蜘蛛絲纖維在國防、軍事（防彈衣）、建築等領域具有廣闊套用前景。天然蜘蛛絲主要來源於結網，產量非常低，而且蜘蛛具有同類相食的個性，無法像家蠶一樣高密度養殖。所以要從天然蜘蛛中取得蛛絲產量很有限。隨著現代生物工程發展，用基因工程手段人工合成蜘蛛絲蛋白是一種新突破，不久有可能形成具有一定規模的人工蜘蛛絲纖維生產廠。

黑寡婦蜘蛛絲

成分

蜘蛛絲的主要化學成分是甘氨酸（NH₂-CH₂-COOH）、丙氨酸（NH₂-CH[CH₃]-COOH）及小部分的絲氨酸（NH₂-CH[CH₂OH]-COOH），加上其它胺基酸單體蛋白質分子鏈構成。外觀上又細又柔軟的蜘蛛絲之所以具有極好的彈性和強度，其原因在於：一方面，蜘蛛絲中具有不規則的蛋白質分子鏈，這使蜘蛛絲具有彈性；另一方面，蜘蛛絲中還具有規則的蛋白質分子鏈，這又使蜘蛛絲具有強度。

基因方法

長期以來，科學家一直在研究如何大量製造蜘蛛絲的方法。丹麥阿赫斯大學的研究人員發現：蜘蛛造絲的蛋白質與酸接觸時，它們之間相互疊合，連線成鏈狀，從而使絲的強度大大增加。美國麻省的國家陸軍生物化學指揮中心和加拿大魁北克內克夏生物科技公司（ Nexia Biotechnologies）從蜘蛛身上抽取出蜘蛛基因植入山羊體內，讓羊奶具有蜘蛛絲蛋白，再利用特殊的紡絲程式，將羊奶中的蜘蛛絲蛋白紡成人造基因蜘蛛絲，這種絲又稱為生物鋼（Bio-Steel）。用這種方法生產的人造基因蜘蛛絲比鋼強4至5倍，而且具有如蠶絲般的柔軟和光澤，可用於製造高級防彈衣。生物鋼的用途廣泛，還能製造戰鬥飛行器、坦克、雷達、衛星等裝備的防護罩等。

能力

據科學家研究試驗，一束由蜘蛛絲組成的繩子比同樣粗細的不鏽鋼鋼筋還要堅強有力。它能夠承受比鋼筋還多5倍的重量而不會被折斷。雖然一些蜘蛛絲細如頭髮，但你可別輕視它的能力和作用！蜘蛛絲非常富有彈性，一條直徑只有萬分之一毫米的蜘蛛絲，可以伸長兩倍以上才會拉斷。另蜘蛛絲由蛋白質組成，只要絲漿不完可以想要多長就抽多長。理論上可以邊餵蜘蛛邊抽蜘蛛絲。

結構

首先讓我們來看一下蛛網的結構。雖然不同種類的蜘蛛所織的網常有差異，但是一般都有放射狀的蜘蛛絲和橢圓形的蜘蛛絲兩種。蜘蛛在結網時，會先構築放射狀的骨架絲線———縱絲。縱絲主要是支撐蜘蛛網結構的，強度大，但無黏性。在骨架完成後，蜘蛛會接著以逆時針的方向織造螺旋狀絲線，科學家稱其為橫絲。如果仔細觀察，就會發現橫絲上有水珠似的凸起，它們被稱為黏珠，其黏性讓誤闖入的昆蟲難以脫身。 蜘蛛的高明之處就是它能吐出不同種類的絲。蜘蛛的腹部尾端一般有6至8個紡絲器，與每個紡絲器對應的是蜘蛛身上功能各異的腺體，每個脾體能產生不同的絲線原料，蜘蛛視需要而吐出不同的原料，從而織造出黏的和不黏的兩種絲線。蜘蛛在網上活動時，會選擇在沒有黏性的縱絲上，避免被粘住。

種類與功能

大多數的蜘蛛（乃指新蛛亞目，即Araneomorphae）來說具有至少六種蜘蛛絲。不同的蜘蛛絲由不同之絲腺所生產，再經由各自的通道，最終由絲疣之處拉出。不同的蜘蛛絲也具有不同的物理性質，以達成不同的功能或建構複雜的蜘蛛網。

大壺狀腺絲

大壺狀腺絲（major ampullate silk）是由大壺狀腺所分泌，並由前絲疣拉出。其主要功能為蜘蛛隨時都會牽引著的曳絲（drag silk）、蜘蛛圓網上的輻射狀絲（radius silk）及骨架絲（frame silk）。曳絲是蜘蛛的保命繩索，避免蜘蛛突然墜落時直接墜落至地表；圓網上的縱絲及骨架絲都是作用於承受圓網上的張力，尤其是獵物衝撞上網的時候。因此，作用於這些功能時，絲必須能夠承受較大的張力且不容易斷裂，所以大壺狀腺絲的物理性質也偏向強且硬，但缺點是延展性較低。

小壺狀腺絲

小壺狀腺絲（minor ampullate silk）由小壺狀腺（minor ampullate gland）分泌，主要的功能與大壺狀腺絲相似，但也是蜘蛛結網時暫時輔助性的鷹架，幫助蜘蛛在蜘蛛網上時固定身體與定位。

鞭狀腺絲

鞭狀腺絲（flagelliform silk）由鞭狀腺（flagelliform gland）分泌，其主要作用於圓網上螺旋狀絲（spiral silk）的軸心。當獵物上網時，獵物衝撞的能量主要由輻射狀絲所承受，而具有黏性的螺旋狀絲則負責將獵物糾纏住以防止獵物逃脫。為避免蜘蛛網上的獵物容易掙脫，鞭狀腺作為橫絲的軸心絲，雖然並不具有黏性，但具有極高的延展性使絲被拉扯再長也不易斷裂。如此一來，任憑獵物再怎么拉扯，橫絲依然不斷地持續糾纏住獵物。

聚狀腺絲

聚狀腺絲（aggregate silk）由聚狀腺（aggregate gland）分泌，負責生產黏液包覆在螺旋狀絲的外部。這些水珠狀的黏液，會一球一球地包覆在鞭狀腺絲外側，而達成螺旋狀絲的黏性。

葡萄狀腺絲

葡萄狀腺絲（aciniform silk）由葡萄狀腺（aciniform gland）分泌。當蜘蛛逮到獵物時，蜘蛛會用第四對步足一次拉出一排一排的葡萄狀腺絲將獵物包覆，使獵物不易掙扎而傷害到蜘蛛本身。換句話說，葡萄狀腺絲就是獵物的裹屍袋。也因此，葡萄狀腺絲具有很大的韌性，也就是需要較多的能量才能拉斷它。此外，有些結網蜘蛛會在網上製作隱帶（stabilimentum）。這些隱帶是纏繞在網目上的絲，形成一片一片的“裝飾物”，也正是以葡萄狀腺絲製作。

管狀腺絲

管狀腺絲（tubuliform silk）由管狀腺（tubuliform gland）分泌。蜘蛛產卵時，雌蛛會先以蜘蛛絲製作一個卵囊，並將卵產在卵囊中使卵得到保護。管狀腺的主要功能就是製作卵囊。為避免被其它動物吃掉卵囊內的卵，管狀腺絲在所有不同蜘蛛絲之中具有最高的硬度。