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从蛛丝到蜘蛛网

从蛛丝到蜘蛛网

秦自民

人们把蛛丝和蚕丝等量齐观是有道理的,因为它们都是蛋白质纤维。蚕丝是自然界中最柔软、最纤细、最轻巧的天然纤维,有“纤维皇后”的美誉。但是,蛛丝也有自己的优势。

神奇的蛛丝

在一般的材料中,强度与延展性是互斥的,只有蛛丝刚柔并济。蛛丝力学性能优异,强度超过钢丝,接近最好的碳纤维;而且异常坚韧,延展度达130%而不断裂,因此被称为“生物钢”。除了刚柔并济的力学性能外,蛛丝还有良好的生物相容性(由骨蛋白组成,对细胞无毒)、气候适应性(耐潮湿、耐低温)以及超强的抗菌性。因此,外科医生打算用蛛丝作为缝合伤口的材料。已经有人用蛛丝在老鼠身上做了缝合实验,效果挺不错。此外,人们还打算把蛛丝用作干细胞生长的支架材料、生物黏合剂,甚至肌腱韧带等。

在智利北部干旱多雾、酷热难当的沙漠里,高原蜘蛛却过得逍遥自在,因为它们技高一籌,拥有与众不同的蛛丝。这种蛛丝表面覆盖了一层亲水性较强的羟基酯,极易吸附雾中的水滴。通过吞食被雾水浸透的丝来补充水分,高原蜘蛛可以轻松地应付干旱和酷热。加拿大科学家受此启发,建造了一个截雾取水的工程,使沙漠边缘的小镇告别了惜水如油的生活。

还有人从蜘蛛抽丝捕虫的技术中得到启发,发明了黏性泡沫枪。这种枪能喷射出一股液体热塑料,一遇到空气就膨胀成固体的黏性绳索,粘住敌人,迫其就范(不知“蜘蛛侠”的蛛网发射器的发明灵感是否也来源于此)。这种黏性泡沫枪可以用于战争,也可以用来维护社会治安,其使用效果比防暴警察常用的催泪瓦斯、橡皮子弹或高压水枪似乎还要好。

宋朝诗人胡仲弓有言:“蛛丝虽巧能害物,蚕丝虽拙能利人。”现在我们知道,蛛丝和蚕丝一样有用。若是能够像养蚕一样通过饲养蜘蛛获取蛛丝那就好了。可是,蜘蛛没蚕宝宝那么乖巧听话,生性喜欢打打杀杀,无法大规模、高密度地养殖。随着基因工程的发展,人们脑洞大开,提出了“蚕吐蛛丝”的设想,试图通过转基因技术将蜘蛛的蛛丝蛋白基因转移到家蚕身上,让蚕宝宝来生产蛛丝。对此,我们乐观其成,期待蚕和蜘蛛联手为人类再立新功。

科学家发现,蜘蛛至少可产生七种不同类型的丝。蛛丝的特性由两组基因控制着:一组控制着丝的硬度,另一组控制着丝的强度。因此,只要控制蜘蛛的基因,就能改变蛛丝的组成,从而获得性能不同的蛛丝。如今,人们已经利用基因工程生产出一些蛛丝蛋白,尽管比天然蛛丝蛋白更短、更简单,但用于制造跑鞋和轻便大衣,其强韧程度已具有一定的优势。人们还将继续挑战高产、高性能的基因工程蛛丝。如果挑战成功,蛛丝也许会超越蚕丝,有更广泛的用途,可用于制造帐篷、睡袋、头盔、防弹衣,甚至坦克、舰艇、飞机以及航空陀螺仪悬线。

人们说蜘蛛吐丝结网,事实上,蜘蛛的丝并非从嘴里吐出来的。蜘蛛的腹部后端有五种丝腺,在这里,蜘蛛能合成一种透明的液态骨蛋白。这些骨蛋白分别通过一些细小的管道,被运到腹部末端表面的纺绩器。蜘蛛有三对纺绩器,每一对纺绩器顶端的纺区里分布着许多纺管。纺管相当于“蛛丝喷枪”,将丝腺中的液态骨蛋白喷出体外,遇到空气就凝结成坚韧的丝。由于纺管是成对的,所以每根蛛丝起初都由两股纤维构成。不同的丝腺合成的骨蛋白可分别用来生产框丝、纵丝、拖丝、粘丝及捕带等。

精妙的蜘蛛网

有了丝,蜘蛛就可以结网了,吐丝结网充分体现了蜘蛛的创造力。南宋郑清之说蜘蛛:“如蚕吐纬逢萦缠,出没无踪屋陋边。”夏日黄昏,圆网蛛常常爬到高高的树枝或屋檐上,翘起腹部,放出游丝。游丝具有黏性,随气流飘荡——要是你傍晚外出散步,不幸缠到你脸上,那也不是蜘蛛要故意冒犯你,蜘蛛是想让游丝粘到树枝或其他物体上来搭桥。桥加固后,蜘蛛就身手敏捷地抽出框丝,架起经丝,再织上纬丝。经丝是放射丝,无黏性和弹性,与桥索、框丝一起构成网络的骨架;纬丝是螺旋丝,有黏性和弹性,纤细的纬丝是粘住触网飞虫的神器。忙了大半夜,终于大功告成,法布尔看到了也由衷地赞美:“蛛网变成了美妙的圆花饰,就像是用月光编制成的。”这时,蜘蛛也该找个隐蔽的地方休息休息了。不过,在去休息前,蜘蛛还要放一根信号丝与网相连,这样,当蛾、蝉、蜂等飞虫触网时,蜘蛛即使在绿荫下沉思或者打瞌睡也能感知到。

圆网蛛的网是大自然制造的精美艺术品,具有规整的圆形结构,中央部分还设计了“之”字形弯曲线,用来加强全网结构力。蛛网看似单薄,实则相当牢靠,是精巧的天然“悬索”结构。建筑师从中得到启发,设计出类似的悬索桥和体育馆,如东京代代木体育馆就以较早采用了悬索结构而著称。

蜘蛛网的设计表现出极大的多样性,但都是由原始蜘蛛简陋的绊网发展而来的。拱膜蜘蛛的网拥有典型的三维结构,而王冠蜘蛛的圆形网是二维设计的代表。不论哪种类型的蛛网其主要功能都是狩猎。蛛网虽然不小,但由于结网的丝纤细而透明,因此,即使近在咫尺,猎物一般也很难察觉到罗网的威胁。只有在雨后的阳光下,借助蛛丝上晶莹剔透的小水珠,人们才能赫然发现蛛网的存在。隐形的蛛网使很多飞虫触网被粘。触网飞虫挣扎时产生不同频率的振动,蜘蛛通过信号丝感知后,就上前用螯肢捉住猎物,缠以捕带,注入毒汁和唾液,将其麻醉和消化。

在不同的时期对待不同的猎物,蜘蛛会采取不同的办法。在夜间,如果捕捉到一只萤火虫,蜘蛛就不会那么快杀死它,而只是用丝带将它结结实实地缠在网上,这时它发出的闪光还可以帮蜘蛛引诱其他昆虫来自投罗网呢。南宋词人李曾伯算得上是蜘蛛的知音,他夸蜘蛛“蜂虿尝自投,螳螂不敢侮……丝吐虽非蚕,蝇视有如虎。真巧非人为,羞煞金针女”。

许多结网蜘蛛都是颇有耐心的猎手,哪怕猎物已经落网,也不会急吼吼地狼吞虎咽。蜘蛛吃相优雅,要等猎物的组织溶解后,才津津有味地吸食。如果猎获物太多,蜘蛛就用丝当保鲜袋把它包好,留待下次享用。蛛网对于害虫来说,真是天网恢恢、疏而不漏。明朝药物学家李时珍慧眼识“蛛”,他在《本草纲目》中说:“此虫设网一面,物触而诛之,知乎诛其不义者,取曰蜘蛛。”

蜘蛛每年要吃掉4亿至8亿吨昆虫,考虑到其体型都比较小巧,这个数字实在令人惊叹。昆虫中有很多害虫,例如尺蛾、刺蛾、叶蝉、蝽象、叶蜂、蝗虫等,其中大量农作物害虫是被蜘蛛消灭的,这让人类受益匪浅。有一位节肢动物学家甚至说:“如果蜘蛛消失,人类将会面临饥荒。”另外,尽管蜘蛛是技艺高超的猎手,但它们也是鸟类等肉食动物的美食。因此,蜘蛛在维持农林生态系统稳定中的作用不容忽视。

坚韧的蛛网不仅是结网蜘蛛获取食物的狩猎场,也是寻觅爱情的婚恋所。然而,蜘蛛的婚姻生活并非风花雪月,而是暗藏杀机。蜘蛛的情郎哥个子总是比较小,对雌蛛美女也总是心存畏惧。在繁殖时期,情郎兴冲冲地靠近美女的网,却又胆怯地停在网的一角。情郎弹琴似的用足拨动网丝,而美女则矜持地守在网的中央,品味情郎的信号中是否有爱的甜蜜。倘若美女不高兴,就会像饿虎扑食般猛冲过去,网随之而剧烈振动,这时情郎知道来者不善,便赶紧识相地逃之夭夭。相反,如果美女静静地聆听着美妙的琴声甚至用特有的节律轻轻叩网回应,情郎便知美女芳心暗许了,于是一面献殷勤似的继续弹着网,一面小心翼翼地亲近美女。即便如此,一过完洞房花烛夜,新郎就非溜之大吉不可,否则,新娘会毫不客气地将它作为一顿美餐,以保证未来的蜘蛛宝宝有充足的营养。黑寡妇蜘蛛是这类蜘蛛中最著名的一员,它为什么叫黑寡妇?这可能与其身体为黑色有关,更在于雌蛛心肠黑,在交配后会毫不犹豫地吃掉雄蛛,甘愿成为寡妇。因此,对于蜘蛛新郎来说,婚姻不仅是爱情的坟墓,而且是生命的终点。当然,如果新郎早有准备,给新娘带去了一份丰厚的“彩礼”——一只苍蝇或别的昆虫,那又另当别论。

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