Когти паука острее и эффективнее лезвий бритвы

Как пауки могут резать собственные шелковые и даже кевларовые волокна.

Пауки могут без особых усилий резать собственный шелк – один из самых прочных натуральных материалов – с помощью своих челюстных когтей. И даже прочные углеродные и кевларовые волокна не представляют проблемы для восьминогих охотников. Их острые режущие инструменты даже эффективнее лезвия бритвы. Но как пауки достигают этого?

Пауки могут разрезать свой прочный шелк менее чем за 100 миллисекунд. Как им это удается, до сих пор остается загадкой. Хотя восьминогие существа режут паутину возле рта, их челюстные когти не настолько похожи на ножницы, чтобы просто перекусить шелковые нити. Возможно, они производят ферменты для растворения своего шелка?

Чтобы выяснить это, шведские биологи под руководством Габриэле Греко поставили перед несколькими пауками особую задачу: разрезать углеродные и кевларовые волокна. Если те сумеют в это сделать, ферменты не смогут стать ключевым фактором в их режущем таланте, поскольку оба типа волокна имеют не такой состав, как паутина, и поэтому устойчивы к ферментативным атакам.

И действительно: паукам удалось разрезать промышленные волокна, натянутые в их террариумах, и использовать их остатки в качестве опор для собственных паутинок. Разрезание каждого волокна занимало более десяти секунд — значительно дольше, чем обычно, но все равно удивительно быстро. Но как? Греко и его коллеги выяснили причину этого: «Интересно, что поверхности излома шелковых и углеродных волокон, которые были разрезаны пауками, были аналогичны поверхностям изломов искусственных волокон, которые были разрезаны ножницами».

Судя по всему, челюсть паука функционирует как ножницы, хотя и устроена по-другому. Изображения, сделанные под сканирующим электронным микроскопом, выявили микроструктуру когтей паука. Их края зазубрены, что делает их эффективными режущими инструментами. Поскольку зубцы проникают в материал, усилие, необходимое для прорезания, сведено к минимуму. Такой микрозубчатый край обнаружен на зубах акул и тираннозавра рекса .

Однако, как обнаружили Греко и его коллеги, шипы когтей паука распределены неравномерно: их размеры, начиная с кончика, нарастают Волокно, которое нужно разрезать, скользит внутрь до тех пор, пока не застревает в зазубренном крае сопоставимого размера. Это сводит к минимуму требуемое усилие и позволяет паучьим когтям прорезать прочные волокна эффективнее любого лезвия бритвы.

В будущем эти результаты можно будет использовать в промышленности для разработки более острых и мощных инструментов для резки различных материалов.

Источник: scinexx.de