蜘蛛吐絲?居然被騙了這麼多年!





最近,電影《 蜘蛛人:英雄歸來》燃爆各大院線,雖然依舊是超級英雄打敗暗黑小強的經典套路,但其優秀的製作仍令一眾漫威迷們大呼過癮。

蜘蛛吐絲?居然被騙瞭這麼多年!

據說,這部電影還有個譯名叫《 蜘蛛人:返校季》,這個名稱可以說十分貼近劇情了,可對於有「開學恐懼症」的小夥伴而言無疑略顯驚悚。

不過,既然提到了返校,總要聊點學習上的事兒……

我們知道, 蜘蛛人擁有自制的蛛網發射器,只需小手一抖就能蛛絲我有。

自然界的蜘蛛可沒有機械式的蛛網發射器,它們是怎麼製造出蛛絲的呢?

很多人都會說蛛絲是蜘蛛吐出來的,古人也多持此觀點,比如蘇拯的《蜘蛛諭》寫道:「蜘蛛吐出絲,飛蟲成聚血。」梅堯臣在《詠蜘蛛》一詩中則說:「日結一尺網,知吐幾尺絲。」

蜘蛛吐絲?居然被騙瞭這麼多年!
蜘蛛人的蛛絲發射器,蜘蛛紡絲的腺體可比它發達多了(圖片來源:www.neogaf.com)

蛛絲看起來十分纖細,但其機械性能卻超乎尋常,它是人們迄今所知道的最結實的天然纖維,素有「生物鋼」之稱。

實驗發現,要想拉斷相同粗細的蜘蛛絲和鋼絲,前者所需拉力足足是後者的100倍以上。

此外,蛛絲還具有優異的韌性,一只快速飛行的蜜蜂撞到蛛網上,蛛網往往毫發無損,按此推算,一束鉛筆粗細的蛛絲完全能阻擋一架飛行中的波音747飛機!

蜘蛛吐絲?居然被騙瞭這麼多年!
擺起八卦陣,專捉飛來將(圖片來源:indianexpress.com)

實際上,如此強悍的蛛絲並不是蜘蛛從嘴中「吐」出來的,而是由蜘蛛腹部的紡絲器紡出來的。

一般而言,一只蜘蛛有3對紡絲器(個別有1對或4對),即前紡絲器、中紡絲器和後紡絲器,每對紡絲器的作用各不相同,紡絲器上有數個至數萬個紡絲管與絲腺相連。

蜘蛛歷經億萬年的進化,絲腺已經高度發達,在不同的生命階段,絲腺會產生功能各異的絲,這些蛛絲可用來製造卵袋、結網、交配、逃生或傳遞信息等。

以生活中常見的大腹園蛛為例,它有7種專門製造蛛絲蛋白的腺體,其中大囊狀腺、梨狀腺與前紡絲器連接,小囊狀腺、管狀腺、葡萄狀腺與中紡絲器連接,集合狀腺、鞭毛狀腺與後紡絲器連接。

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蜘蛛的紡絲器

蜘蛛的腺體內儲存著絲液,當它打算結網時,絲液就會通過S形紡絲管流出體外,在這個過程中,絲液會發生一系列物理和化學反應。

聰明的蜘蛛會首先將絲液黏到一個固定物上,通過急速移動身體將絲液拉成絲線。此時如果你按住蜘蛛讓它的腹部動彈不得,或者索性扯斷蛛絲,你會發現它將不再「吐」絲。

這表明,只要蜘蛛無法移動腹部,或者缺少固定絲線的物體,它就無法生產出蛛絲。

科學家們進一步研究發現,蜘蛛的絲液是一種黏性液體,主要由絲蛋白組成,如果蜘蛛行動過於緩慢,絲蛋白分子間就只有相互滑動,不會發生其他物理化學變化,只有當蜘蛛迅速移動時,絲蛋白分子才會來不及流動就被拉伸開來,形成新的排列,從而產生強烈的結合力。

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蜘蛛絲的微觀結構(圖片來源:www.ncbi.nlm.nih.gov)

可見,形成蛛絲最重要的條件是拉力,也就是說,蛛絲並不是「吐」出來的,而是「拉」出來的!

說到這裡,有小夥伴或許會疑惑:蛛絲源自蜘蛛的腹部,拉絲還可以理解,可蠶絲卻是從蠶寶寶的嘴裡出來的,難道也是拉出來的嗎?

答案是肯定的。

研究發現,蠶絲的成分、結構與蛛絲很相似,產生過程也十分雷同,例如,當一只蠶寶寶準備「作繭自縛」時,它便會從嘴中分泌絲液黏到物體上,隨後就開始搖頭晃腦地拉絲,漸漸織出一個蠶繭。

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蠶寶寶:我才不是「吐」絲呢,我是在「拉」絲(圖片來源:matter.media.mit.edu)

蛛絲和蠶絲的拉絲現象是流變學研究的內容之一,之所以存在這種現象,主要是因為蛛絲和蠶絲既有黏性又有彈性,黏性使絲液可以流動,這是拉絲的基本條件,而彈性則起到輔助作用,使絲液有回縮的趨勢。

其實,對於吃貨們來說,拉絲的現象並不陌生:當你夾起一塊拔絲蘋果時,黏稠的糖稀會被拉成一條長長的絲;當你切開一塊蓮藕時,其中的黏液也會被拉成細絲;當你掰開一顆優質的金絲小棗時,還是會看到黏液拉絲的現象……正所謂「世事洞明皆學問」,即使從拉絲這件小事來看,吃也是一門學問。