Наступного разу, коли побачите в лісі павутинку, задумайтеся: вона настільки міцна, що одна така нитка товщиною з дорослу людину витримала б реактивний лайнер! Вчені довго билися над вирішенням цієї загадки і нарешті розкрили секрет: виявилося, що вся справа в унікальній структурі ловчої мережі павуків.
Щоб дізнатися, чому павутина в п’ять разів міцніше сталі, вчені вивчили нитки, які отруйний павук Loxosceles reclusa виробляє для створення ловчих мереж і вмістилищ для кладок яєць. При укусі цього павука з неймовірно довгими лапами у людини розвивається локсосцелізм — запалення, а потім і гангрені струпи з відмираючих тканин на місці укусу. Дослідники уважно розглянули павутину за допомогою атомного мікроскопа і виявили одну дивну обставину. Те, що неозброєне око приймає за одну-єдину найтоншу нитку (товщина якої приблизно в 1000 разів менше людського волоса), насправді є щільним «канатом», сплетеним із сотень нановолокон. Діаметр одного такого волокна — 20 мільйонних часток міліметра. Подібно сучасним кабелям, кожна нитка павутини складається з паралельних наноструктур довжиною не менше 1 мкм.
Не дуже довге волокно, чи не правда? Так може здатися на перший погляд. Однак, якщо розглянути структуру на мікрорівні, то виявиться, що довжина такого волокна може перевищувати ширину приблизно в 50 разів — і дослідники впевнені, що вони можуть розтягуватися ще сильніше.
Ідея того, що павутина складається з нановолокон, не нова і вже багато разів обговорювалася в науковому співтоваристві. Проте дотепер дослідники не могли надати доказ того, що наноскопічні нитки складають всю павутину, а не окремі її частини. «Секретною зброєю» вчених у даному разі стали унікальні властивості павутини Loxosceles reclusa. Якщо більшість павуків пряде циліндричні нитки, то павутина цих за фактом плоска, як стрічка — це полегшило дослідження під потужним мікроскопом.
Нове відкриття ґрунтується на ще більш ранній роботі, яку команда опублікувала рік тому. Тоді вчені з’ясували, що L. reclusa (їх ще називають «коричневі павуки-пустельники») підсилюють плоскі нитки за допомогою спеціальної техніки плетіння. Немов жива швейна машинка, павук вплітає приблизно 20 мікропетель в кожен міліметр павутини. Такі «стежки» зміцнюють липку ловчу мережу і надають їй неймовірну міцність. Дослідники запевняють, що навіть якщо форма ниток і техніка плетіння мереж в інших павуків і відрізняються, нове відкриття може стати відправною точкою для вивчення натуральних волокон, які проводять інші види.
Для людства ця інформація надзвичайно важлива — знаючи, як природа створює надміцні і дуже легкі нитки, ми й самі зможемо створювати їх синтетичні аналоги. Штучна павутина стала б у нагоді скрізь, від військової і медичної промисловості до рядового текстилю. Однак зараз відтворити подібне волокно в промислових масштабах вкрай важко, і це так ніхто і не досяг успіху (хоча кілька років тому такі спроби були). Вчені сподіваються, що подальші дослідження допоможуть рано чи пізно поставити на службу людству один із найбільш складних і незвичайних матеріалів у світі.