Biologija

Agelenidae, Anyphaenidae, Araneidae, Argyronetidae, Clubionidae, Dictynidae, Dysderidae, Eresidae, Gnaphosidae, Lycosidae, Linyphiidae, Liocranidae, Metidae, Mimetidae, Oxyopidae, Philodromidae, Pholcidae, Pisauridae, Salticidae, Segestriidae, Tetragnathidae, Theridiidae, Thomisidae, Zoriidae

Voratinklinė medžiaga

Tikriausiai nedaug suklysime sakydami, kad vienokį ar kitokį voratinklį pastebime jei ne kasdien, tai gana dažnai. Dažniausiai į jį neatkreipiam ypatingo dėmesio, nes tiek pats voratinklis, tiek jį audžiantis voras yra gana dažnai žmogaus kasdieniniame gyvenime aptinkami objektai. Tačiau tikriausiai tik nedaugelis kartą ar kitą yra uždavęs klausimą apie voratinklį ir medžiagą, iš kurios jis padarytas. 

Gaminti voratinklinį šilką yra viena iš unikalių voro savybių. Skirtingai nuo šilką gaminančių vabzdžių lervų, vorai voratinklinį šilką naudoja grobiui gaudyti. Be vorų, šilką grobiui gaudyti naudoja tik nedaugelis kitų nariuotakojų: kelių šeimų erkės ir kelių rūšių negausių būrių vabzdžiai. Primityvūs vorai voratinklinio šilko grobiui gaudyti dar nenaudojo. Juo buvo išklojamos vorų slėptuvės ir urvai.

Voras gamina kelių rūšių šilką pilvelyje esančiose kelių tipų voratinklinėse liaukose. Šios liaukos skiriasi savo forma, kaip ir gaminamas šilkas savo sandara ir paskirtimi. Vienų liaukų šilkas naudojamas kiaušiniams suvynioti, kitų - storų voratinklio gijų gamybai, trečių - gaudomajai spiralei padaryti. Ne visų voratinklinių liaukų šilkas yra siūlo pavidalo. Specialios liaukos gamina skystą nekietėjančią klijingą medžiagą, kuria ištepamos voratinklinės gijos. Tik dėl šių medžiagų voratinklis gali sulaikyti vadzdį. Dar vieno tipo liaukos gamina signalinę voratinklio giją, kuri tęsiasi paskui vorą bet kokioje aplinkoje. Kartu tai yra ir apsaugos priemonė, nes nukritęs voras šia gija gali sugrįžti į ankstesnę vietą. Sunku patikėti, tačiau net vandenyje gyvenantis vandeninis voras nardydamas vandenyje nuolatos palieka paskui save besidriekiančią voratinklinę giją. Šilko gija ir ant jos esančios medžiagos neretai padeda sausumos vorų patinams susirasti pateles.

Liaukose visos voratinklio šilko rūšys yra skysto pavidalo ir sukietėja tik patekusios į orą. Labai savitas yra kietėjimo procesas, nes voratinklinis šilkas kietėja ne dėl džiūvimo ore ar cheminės reakcijos su ore esnčiomis medžiagomis, bet dėl to, kad išeinant iš voratinklinių liaukų keičiasi voratinklį sudarančių baltymo molekulių padėtis. Naujos konfigūracijos šilkas jau yra ne skysta, o kieta medžiaga.

Labai įdomiai šilkas patenka į aplinką. Pilvelio ar verpiamųjų karpučių raumenys šiame procese visiškai nedalyvauja. Šilko išsiskyrimo procesą galima vaizdžiai palyginti su pilvelyje esančia šilko gijos rite, iš kurios vorui judant per verpiamąsias karputes nuolatos į aplinką yra ištempiamas šilkas. Vorui nustojus judėti, šilko gijos gamyba nutrūksta. Voratinklį darantis voras kryžiuotis nuolatos užpakalinėmis kojomis ištrauka iš karpučių voratinklio šilko gijas ir jas tvirtina  prie spindulinių gijų. Kiekviena liauka į aplinką atsiveria atskirose verpiamosiose karpose. Atrodytų keista, tačiau karputės yra pakitusios pilveio galūnės. Viena šilko gija dažniausiai būna sudaryta iš kelių rušių šilko, o ją darant dalyvauja kelios verpiamosios karputės, kurių tarpusavio sąveika yra labai gerai suderinta. Primityvūs ar grobį ne voratinkliu gaudantys vorai gamina mažiau šilko rūšių. Tuo tarpu tinklais grobį gaudantys vorai gali turėti net 7-8 rūšių liaukas. Sudėtingiausia yra vertikalius gaudomuosius tinklus darančių vorų kryžiuočių šilko gamybos sistemą. Šilkas gali būti išskiriamas gana standus, sauso siūlo, lipnaus siūlo ar klampių klijų pavidalu. 

Voratinklinį šilką grobiui gaudyti galima panaudoti netik iš jo darant voratinklį. Daugelis rutuliapilvių vorų šeimai (Theridiidae) priklausančių vorų sunkiai susidorotų su už save didesniais ir agresyvesniais vabzdžiais. Tačiau šiuo atveju jie atsuka į juos pilvelį ir užpakalinėmis kojomis apmeta juos voratinklinių gijų ir klijų mišiniu. Vabzdys susipančioja painioje ir lipnioje masėje ir taip tampa lengvu grobiu vorui.

Kas per medžiaga yra voratinklinis šilkas? Pagal cheminę sudėtį tai yra baltymas, kaip ir kiti baltymai sudarytas iš amino rūgščių. Baltyminės medžiagos gamtoje yra labai vertingas produktas, o jų radimas ir gamyba daugeliui iš organizmų reikalauja didelių energijos sąnaudų. Dėl šios priežasties ir voras voratinklinį šilką naudoja labai taupiai ir efektyviai. Jam pagaminti reikia palyginti nedaug medžiagų, nes jis yra nepaprastai plonas. Normaliomis sąlygomis vorai kryžiuočiai savo senus tinklus suėda ir taip susigrąžina jų statybai panaudotas vertingas baltymines medžiagas. Labai stebina ir voratinkliniam šilkui naudojamų baltymų apykaitos procesas voro organizme. Atlikti eksperimentai su radioaktyviai pažymėtu voratinkliu parodė, kad suėdus voratinklį, senajame voratinklyje buvusios medžiagos jau po 30 minučių buvo naujo voratinklio sudėtyje. Per tą laiką senasis voratinklis turėjo būti suvirškintas, o jo medžiagos iš voro virškinimo sistemos turėjo būti perneštos į voratinklines liaukas. Kol kas šis procesas dar nėra ištirtas.

Dėl savo cheminės sudėties voratinklinis šilkas net būdamas labai plonas sugeba atlaikyti didelį apkrovą. Kaip ir daugelis baltyminių medžiagų, voratinklinis šilkas gamtoje turėtų gana greitai suirti. Bakterijos ir pelėsiniai grybai sugeba greitai suskaidyti baltymines medžiagas. Tačiau dažnai galime pastebėti, kad voratinkliai išsilaiko nesuirę mėnesius ar net metus. Voratinklinis šilkas yra specialiai paruošiamas ir impregnuojamas įvairiomis cheminėmis medžiagomis. Vienos iš jame esančių cheminių medžiagų yra druskos. Skylant kalio hidrofosfatui apie šilko giją susidaro rūgšti terpė, kuri neleidžia ten daugintis bakterijoms ir grybams. Tačiau rūgščioje terpėje šilkas gali susitraukti ir prarastai savo struktūrą. Tam, kad tai neįvyktų, baltymai yra "išsūdomi" kalio nitratu, kuris fiksuoja šilko struktūrą. Grobiui gaudyti tinka tik drėgnas voratinklis. Norint palaikyti drėgną šilką jis yra apgaubiamas plonu gerai vandenį sugeriančiu ir išlaikančiu angliavandenių sluoksniu. Šios medžiagos net ir sausame ore gali absorbuoti vandens molekules ir taip išlaiko šilko drėgnumą ir funkcionalumą.

Šilkas šilkui nelygu. Tai, kas žmogui atrodo paprasta voratinklinė gija, yra labai sudėtingas darinys. Žiūrint į šilką per mikroskopą galima pastebėti, kad kiekviena gija yra sudaryta iš dviejų atskirų storesnių gijų, apsuptų bendra šilko mase. Gijos yra dvi, nes jas išskiria dvi verpiamosios karputės, o jau išorėje jos yra sujungiamos į vieną kompleksą, kuris atrodo kaip viena gija. Ant šių dviejų gijų tam tikru atstumu yra tvirtinami skysto šilko lašeliai, prie kurių ir prilimpa vabzdžiai. Jei jų nebūtų, voratinklis gaudytų labai neefektyviai. Yra daug vorų rūšių, kurių kartais net dideli vabzdžiams gaudyti skirti voratinkliai neturi šių klijingo šilko lašelių. Tokius tinklus daro daugeliui pažįstami dideli vorai - paukštėdos. Šie vorai pagal savo sandarą dar labai primityvūs, o jų voratinklinis šilkas taip pat neturi lipnių medžiagų. Tokie tinklai dažniausiai turi sudėtingą erdvinę struktūrą. Į juos patekęs vabzdys pradeda blaškytis, ir jį sučiumpa grobio laukiantis voras. Kitos rūšies skystu šilku yra suklijuojamos skersinės ir spindulinės voro kryžiuočio voratinklio gijos. Šis skystis išlieka elastingas ir suteikia voratinkliui lankstumo.

Kita gana didelė vorų grupė evoliucijos eigoje pradėjo gaminti kitokios struktūros gaudomąsias gijas. Vietoj klijus primenančių šilko lašelių šie vorai pagrindinę giją apipina labai tankiu nepaprastai plonų voratinklinių gijų tinklu. Šią voratinklinių gijų masę galima būtų palyginti su vata, o dar geriau - su tankiu labai plonos spygliuotos vielos tinklu. Į jį pakliuvę vabzdžiai nebegali išsipainioti ir įstringa. Kol kas mokslininkai negali tiksliai paaiškinti tokio gaudomojo tinklo atsiradimo priežasčių. Galima manyti, kad jis yra geriau pritaikytas grobiui gaudyti sausomis sąlygomis, nes jam nereikalinga drėgmė. Tačiau tokius tinklus darančių vorų paplitimas drėgnuose pasaulio rajonuose ne visiškai pateisina šią prielaidą.

Voratinklinis šilkas vorui gali tarnauti ir kaip judėjimo priemonė. Jauni voriukai pavasarį, o ypač rudenį, plinta oro srovėmis ir voratinklinėmis šilko gijomis. Rudenį jauni vorai užlipa ant atsikišusių objektų ir pavėjui pradeda leisti   voratinklinę giją, kurią pagauna ir pradeda plaikstyti vėjas. Tam tikro ilgio gija jau gali panešti ir patį vorą. Tuo metu voras atsikabina nuo substrato ir leidžiasi nešamas pavėjui. Šis plitimo būdas yra labai ekonomiškas energijos požiūriu, tačiau labai netikslus, nes daug vorų nusiliedžia į jiems netinkamą gyventi aplinką ir žūsta. Tai yra vienas pagrindinių vorų plitimo gamtoje būdų, nes kojomis vorai gali nukeliauti tik nedidelius atstumus.

Kaip ir plačiai žinomas natūralus šilkas, voratinklinis šilkas yra labai plona, tvirta ir elastinga medžiaga. Daugeliu parametrų jis lenkia šilkaverpių drugių gaminamą šilką. Pagal savo fizines savybes voratinklinis šilkas yra labai artimas geros kokybės nailonui ir vienas gramas voratinklinio šilko masės gasli būti ištemptas į 70 km ilgio nenutrūkstantį siūlą. Dar kitaip sakant, kiekviena kabanti bet kokios medžiagos tam tikro ilgio gija ima sverti tiek, kad nuo savo svorio nutrūksta. Voratinklinio šilko gija nutrūksta būdama 70 km ilgio, nailono 50-80, plieno 35 km. Dar įspūdingesnis yra voratinklinio šilko tamprumas. Jei plieną galima ištempti 8%, neiloną 20%, tai voro kryžiuočio voratinklio gija trūksta tik ją ištempus 30-40% nuo pradinio ilgio.

Ką žmogus mato, deja, nėra tikroji voratinklio šilko gija. Tai yra tik jos atspindima šviesa. Pati gija yra daug plonesnė ir ji turėtų būti net 160 kartų storesnė, kad žmogaus akies skiriamosios gebos užtektų ją įžiūrėti kaip atskirą objektą. Voratinklinis šilkas atspindi beveik visą į jį krentančią šviesą, šviesesnis už daugelį kitų objektų.

Žmogus jau seniai pastebėjo, kai kurias unikalias voratinklinio šilko savybes. Rumunijoje tankus ir beveik sterilus vorų urvelius išklojantis šilkas buvo naudojamas kaip tvarstis žaizdoms uždengti. Indijos ir Ramiojo vandenynų salų gyventojai voratinklį naudoja žuvims gaudyti. Į žiedu sulenktą ir prie koto pritvirtintą medžio šaką patupdomas voras, kuris visą žiedo skersmenį užpina voratinkliu. Gaunamas graibštas, kuriuo gaudomos žuvys. Voratinklis yra tiek tvirtas, kad išlaiko net iki 300 g svorio žuvis. Daug buvo bandymų panaudoti voratinklinį šilką ir audinių gamyboje, nes pagal savo dydį voras gali pagaminti neproporcingai didelį voratinklinio šilko kiekį. Buvo net konstruojami specialūs aparatai, kuriais buvo ištraukiamas ir suvejamas voratinklinis šilkas. Tačiau voratinklinis šilkas yra per plonas, kad iš jo būtų galima daryti plokščią audinį ir idėjos iš jo gaminti audinius ir drabužius buvo atsisakyta. Be to, susiduriama su didelio vorų skaičiaus, reikalingo tokiam kiekiui šilko gauti, masinio auginimo problema. Kiekvieną vorą reikia laikyti atskirai, nes laikomi kartu, net ir būdami sotūs, jie išžudo ir suėda vieni kitus. Prie voratinklinio šilko panaudojimo sugrįžo kitos technologijos ir ūkio sritys. Plonos voratinklinės gijos buvo naudojamos optinių prietaisų sistemose ir taikikliuose taikymo linijoms žymėti. Naujos galimybės atsiveria kartu su genetinėmis technologijomis. Neseniai, 2001 metų vasario mėnesį, buvo išplatintas pranešimas, kad amerikiečių mokslininkams pavyko į Nigerijos nykštukinių ožkų genomą įstatyti didelio Pietų Amerikos voro - paukštėdos genus. Perkėlus šiuos genus ožkų pieno  liaukos greta pieno gamina ir voratinklinį šilką, kuris būna ištirpęs piene. Svarbiausia šioje istorijoje yra tai, kad šis voratinklinis šilkas yra tris kartus lengvesnis ir tvirtesnis už iki šiol kariškių bei policijos neperšaunamose liemenėse naudojamą firmos "DuPont" gaminamą sintetinį pluoštą. Kol kas pirmoji tokia ožkų pora gyvena karinėje bazėje ir yra akylai saugoma. Mokslininkai juokauja, kad siekiant padidinti tokio šilko gamybą reikėtų pasirinkti ne ožką, bet karvę.

Dar daug neatskleistų paslapčių slypi šioje vos ne kasdieną aptinkamoje, tačiau nepaprastoje ir paslaptingoje medžiagoje.

Perspausdinta iš: Vygandas Rėlys. Paslaptingoji medžiaga - voratinklinis šilkas. - "Baltasis gandras", 2001 Nr.2, p.8-11.