Эффективность максимальна: паучьи клыки оказались необычайно мощными резаками

Когда мы думаем о пауках, первое, что приходит на ум, — это их способность плести сложную и прочную паутину. Но об их таланте резать собственный шёлк и, как оказалось, очень прочные синтетические волокна известно гораздо меньше.


Учёные, работающие на базе Университета Тренто, Италия, попыталась понять, как такое возможно. Результаты исследования опубликовали в журнале Advanced Science.

Учёные долгое время считали, что секрет способности эффективно и точно резать паутину лежит лишь в области химии: пауки вырабатывают фермент, чтобы растворять волокна собственного шёлка. Однако одного такого механизма недостаточно, чтобы объяснить скорость, с которой эти членистоногие проделывают такой трюк, особенно в мгновения опасности.

Профессор механики твёрдых тел Никола Пуньо признался, что они с соавтором Габриэле Греко затеяли исследование из чистой любознательности. Хотелось понять, как пауки справятся с чужеродными материалами. Они создали аналог паутины из синтетики подобной же толщины, для чего использовали углеродное волокно и кевларовые нити. А также по-прежнему актуальным оставался вопрос, как же пауки режут шёлк собственных паутин, ведь это очень прочный и чрезвычайно стойкий материал.

Так выяснилось, что химия в виде растворяющего фермента не может быть единственным объяснением. Действительно, кевлар и углеволокно никакой паучьей «сывороткой» не растворить. И тогда исследователи сосредоточились на механических свойствах паучьих клыков, для чего наблюдали за подопытными животными под сканирующим электронным микроскопом.

Оказалось, что секрет точного и эффективного реза кроется в строении клыков: существует функционально отличающийся интервал между последующими зазубринами, и расстояние это увеличивается, начиная от острия.



Разрезаемое волокно проскальзывает глубже к основанию клыка до тех пор, пока не зафиксируется на зазубренной кромке сопоставимого размера. Благодаря такой специфической геометрии точек соприкосновения усилие, необходимое для разрезания волокон, минимально, а эффективность резки — наоборот, отличается в наилучшую сторону.

Полученная информация о способностях пауков резать материалы с высокой вязкостью и прочностью теперь представляет не только пищу для научного любопытства. Так, Никола Пуньо считает, что новые знания помогут разработать более острые и производительные инструменты, например, для резки дерева, металла, камня, пищевых продуктов или волос.