蛛丝的奇迹
蜘蛛是地球上最古老的生物之一，在迄今1.6亿年前形成的琥珀中就有它们祖先的身影。在地球上，有3万多种蜘蛛活跃在各个角落。从地上到地下，从城市到村庄，从陆地到海洋，只要我们稍加留意就都能发现它们的踪影。
动物学家通过计算得知，在1万平方米的森林中会有约100万只蜘蛛，而在人烟罕至的原始森林里，同样面积中的蜘蛛数量可能多达500万只。
丝中之王
也许在这个世界上，蛛网之丝最能表现大自然的优雅和高效。即便是人类用高科技手段制造出的各种纤维织物，恐怕在蛛丝面前也只能甘拜下风。
美国著名分子生物学家詹滕·刘易斯研究蛛丝20年，首次人工合成出具有蛛丝特质的纤维物质，成功制造出经久耐用、轻便柔韧的“太空绳”。他对南美的金圆蛛进行了解剖，结果发现，蜘蛛腹部有6个分开生长的丝腺，它们会各自分泌完全不同的蛋白质溶液或粘液。通过蜘蛛喷丝头的压力作用，这些液体会产生6种丝。其中柔细的一种丝是包裹卵的，粗实的一种是专门用来包裹猎物的，而其他四种则是用来织网的。
在这6种丝中，最有韧性的是牵引丝，这也是动物世界里最具韧劲的丝。从理论上讲，一根铅笔粗的蛛丝束就能够“勾”住在航空母舰上降落的“大黄蜂”战斗机，强度是钢缆的6倍。因为每一根纤细蛛丝都可以经得住90克的拉力，其承载强度是制作防弹背心的纤维B的5倍。另外，为了保证所织蛛网的有效使用期限，蜘蛛还会根据当时的温度、湿度，选择不同的喷丝口喷出不同的蛛丝。例如蜘蛛捕猎用的蛛丝就像尼龙一样富有弹性，而且内部充满空气，保温性能良好。就算过去十天半月，困死其上的猎物也不会腐败变质。
大自然的馈赠
其实人类早就知道蛛丝的种种优点，我们的祖先就曾利用蛛丝制作过完美有效的捕捞工具。波利尼西亚等太平洋岛屿上的居民，至今仍在使用着这种原始工具捕鱼。其实，制作这样一张蛛网比人工编织渔网要方便得多。岛上居民只需把特制的木架放入蜘蛛聚集出没的森林里，不用几天，致密的蛛丝就会把木架包裹得严严实实。
目前，科学家已经掌握了获得与天然蛛丝具有相同生化完整性的合成蜘蛛丝的方法，但他们却还不能完全模仿蜘蛛特有的后纺织技能。这种自然的后纺织过程可拉伸纤维（蜘蛛丝），以便让纤维分子整齐排列，提高纤维的强度。例如黑寡妇蜘蛛丝所具有的强度，就可以与杜邦公司的凯夫拉尔纤维相媲美，但蛛丝的质量更轻、密度更低。
为解决该难题，美国太平洋大学的克雷格·维尔拉博士开发了利用机械促动器械除去人为变数的技术。在实验室中，机械促动器械能够模仿蜘蛛的自然后纺织技巧，稳定地拉伸合成蜘蛛丝纤维至特定的长度。维尔拉表示，在拉伸过程前，合成纤维存在着显著的力学特征差异，但经拉伸处理后则明显减少。
如今已有不少研究人员都在通过机械促动器械的拉伸来提高合成蜘蛛丝分子的纤维强度。机械拉伸能让合成蜘蛛丝变得更加均匀，避免人工纺织过程中出现的误差。经科学家鉴定发现，目前高质量的人工合成蛛丝，已与雌性黑寡妇蜘蛛产生的自然蜘蛛丝非常相近。
掌控开关的蜘蛛
鉴于合成蜘蛛丝的力学特性，科学家已经为它谋划了多个可能潜在的工业应用领域。如果我们能够大量生产具有蛛丝力学特性的合成丝，那么在某些方面它绝对有望取代凯夫拉尔纤维、碳纤维和钢材。而合成蜘蛛丝也将给特定产品的生产带来巨大影响，包括防弹衣、飞机机身以及外科切口缝合线等领域。
不过，克雷格·维尔拉却表示：“目前制造人造蛛丝仍有困难需要解决，我们还无法了解为何黏液通过喷头就能变成蛛丝的真相，这应该就是蜘蛛最为神奇的地方。蜘蛛体内的黏液经过小小的喷头，就会成为极富韧性和弹性的精丝，这让我至今仍无法理解。这就像我们能看见蚕在吐丝，却不能在它体内发现一根丝一样。”
大自然中本来就存在着许多人类无法解释的奥秘，掌控着这项粘液成丝技能的还是蜘蛛本身，也许我们善用“蛛丝”就是对大自然最好的尊敬。
作者：船舷
来源：《科学24小时》2016年05期
