Pavoučí hedvábí může být stejně pevné jako kevlar (materiál ze syntetických vláken známý svou houževnatostí). Vědci zkoumají chemické spouštěče, které ho mění, takže se z kapaliny v hedvábných žlázách stává pevná látka.

Jinými slovy, pavoučí hedvábí je kilogram po kilogramu pevnější než ocel a odolnější než kevlar. Vědci nyní zkoumají, jak k tomu dochází.

Hedvábí začíná jako tekutá forma zvaná dope. Během několika vteřin se však lepkavá, tekutá pasta z bílkovin přemění. Přeměna však nespočívá jen v tom, že se stane pevnou. Jak opouští pavouka, vytvářejí se bloky hedvábných bílkovin zvané spidroiny.

Pavučiny se ohýbají a proplétají a od tohoto okamžiku vytvářejí organizovanou strukturu bez vedení vnějšími silami.

Diferencovaný materiál

(Pixabay)

Vědci se již léta snaží tento proces napodobit v naději, že by jednoho dne mohli přinést revoluci i v konstrukci velmi pevných a udržitelných materiálů.

Ali Malay, strukturní biolog a biochemik z Rikenova centra pro vědu o udržitelných zdrojích v Japonsku, uvedl, že využitím tohoto procesu samosestavování je možné vytvářet materiály s jedinečnými vlastnostmi.

Doktor Malay ani jeho kolegové nedefinovali, jak se skládá dohromady. V článku publikovaném v časopise Science Advances však vědci skládají puzzle pavoučího hedvábí. V laboratoři napodobují uspořádaný výstup ze spinneretu pomocí chemických nástrojů.

Objevili tak klíčovou část předení, kdy se spidroiny oddělují od vodního pufru zabaleného uvnitř hedvábných žláz. Tento krok způsobí hyperkoncentraci proteinů a příliv kyseliny způsobí jejich pevné spojení.

Práce se zabývá vývojem pavoučího hedvábí na zjednodušeném laboratorním modelu, nikoliv na skutečných pavoucích. Výzkum je však důležitý, protože umožňuje nahlédnout do toho, jak probíhá spřádání "od tekuté drogy k vláknu", uvedla Angela Alicea-Serrano.

Ta se zabývá výzkumem pavoučího hedvábí na univerzitě v Akronu a na studii se nepodílí.

Jak se tvoří pavoučí hedvábí

(Pixabay)

Angela Alicea-Serrano poznamenává, že jsme nyní viděli i střední část procesu, stejně jako jeho začátek a konec. Další odbornice na pavoučí hedvábí z Karolinského institutu ve Švédsku, Anna Risingová, vysvětluje, že metamorfózu hedvábí nelze přeceňovat.

Ještě ve žláze jsou pavoučí vlákna v extrémní koncentraci suspendována v kapalné formě. Ve viskózní formě, jako zubní pasta. Pokud hedvábí ztuhne příliš brzy, může ucpat pavoučí žlázy a vytvořit v pavučině chlad. Stejně tak příliš pozdě může pavouk vyloučit pouze beztvarou tekutinu.

Proto je pro proces spřádání hedvábí rozhodující čas a efektivita. Rising vysvětlil, že proteiny jako takové jsou struktury podobné čince: dlouhé vlákno zvednuté na každém konci bublinou podobnou šroubu.

Proto se pruty na koncích přirozeně spojují v hedvábných žlázách, vytvářejí tvar písmene V a šíří se jako droga.

Nakonec, aby se vytvořila pevná architektura hedvábí, spojují se spidroiny do řetězců pomocí špiček činek. Zdá se, že se tak děje pod vlivem chemických signálů.

Jinými slovy, spidroinová pasta se uvolňuje úzkými kanálky a pavoučí buňky pumpují do směsi kyselinu, která způsobuje slepování volných konců tyčinek. Na závěr se spidroin mění ve vláknitou strukturu, a to stále více.

Vědecká studie byla zveřejněna v časopise Science Advances.