Výzkum vlastností pavučiny australského pavouka

Studium, prováděné specialistou z CONICET a jeho kolegy, odhaluje, že síť pavučiny „australského pavouka skákavého“ vykazuje mimořádnou odolnost a pružnost. Tento výzkum byl zveřejněn v časopise PNAS, oficiálním časopise Národní akademie věd Spojených států.

Diversita fyzikálních a chemických procesů dotváří pavučiny výjimečnými vlastnostmi, jako je síla, odolnost a trvanlivost. Tyto charakteristiky by mohly být aplikovány pro výrobu umělých vazů a šlach, inovativních padáků, odolných textilií, kvalitnějších chirurgických švů, nových stavebních materiálů a mnoha dalších průmyslových aplikací.

Při výzkumu se poprvé podařilo specialistům z CONICET spolu s kolegy z Německa a Austrálie fyzicky a mikroskopicky popsat typ pavučiny, kterou vytváří „australský pavouk skákavý“ (Asianopis subrufa) obývající Austrálii a Nový Zéland. Odhalili, že její architektura a vlastnosti jsou svěží a neobvyklé, jaké dosud nebyly zdokumentovány u jiného arachnida. Tento práce byla zveřejněna v PNAS (NAS podle anglické zkratky).

„Novinkou našeho výzkumu je, že jsme dokázali porozumět funkci a struktuře vláken, které podpírají lepkavou pavučinu, nazývaných paprsky, u pavouka Asianopis subrufa. Tyto paprsky jsou zpočátku velmi pružné a jak se natahují, stávají se stále odolnějšími. To je dosaženo díky složené struktuře vláken, která má jádro ze dvou silných viskoelastických vláken a obal tenčích a tužších vláken, které zvyšují odolnost vlákna při jeho natažení,“ říká Martín Ramírez, jeden z autorů mezinárodní studie a výzkumník z CONICET na Divizi Arachnologie Argentinského muzea přírodních věd „Bernardino Rivadavia“ (MACN, CONICET) s centrem v Buenos Aires.

Pavouk reguluje pružnost těchto paprs a během produkce, prostřednictvím pohybů natahování a uvolňování s zadními nohami. „Čím více cyklů aplikováno, tím více smyček se hromadí v obalu a tím pružnější je vyrobené vlákno. Zajímavé je, že pružnost je reverzibilní, tedy paprsky se po uvolnění napětí vrací do původní délky. Dosud jsou to jediní pavouci, kteří vytvářejí tento typ složených vláken,“ dodává Ramírez.

Podle výzkumníka z CONICET a jeho kolegů by efekt pozorovaný na studované pavučině mohl být replikován v umělých vláknitých materiálech připevněním mikro- nebo nanovláken na natažené elastomery, což by vedlo k tvorbě smyček, jakmile se elastomer uvolní. „Tento přístup otevírá slibné perspektivy pro návrh materiálů. Mikroskopická struktura pavučin je neustále zkoumána, aby inspirovala různé návrhy materiálů, ať už elastických, adhezivních, rozkládacích nebo odolných,“ dodává.

Noční lovec

Tělo pavouka Asianopis subrufa měří přibližně 25 milimetrů, ale jeho nohy jsou dlouhé, celkově dosahující až 6 centimetrů. Má dva velké, velmi citlivé oči přizpůsobené pro noční vidění a je nočním predátorem. Živí se různými hmyzy, jako jsou mravenci, brouci, cvrčci a dokonce i jiní pavouci. Jeho barva se pohybuje od světle hnědé po růžově hnědou a nezpůsobuje nebezpečí pro člověka.

„Jako všechny pavouky z čeledi Deinopidae, vytváří speciální lepkavou pavučinu, kterou drží mezi svými nohama. Má dvě lovící strategie: první, vizuálně řízený čelní útok, spočívá v rychlém vrhnutí se s lepkavou pavučinou na procházející hmyz. Druhý je zadní útok, spuštěný vibracemi v frekvenci křídlení hmyzu, který spočívá v rozšíření pavučiny nahoru a dozadu, aby zachytil létající hmyz,” vysvětluje Ramírez.

Elastické a odolné paprsky pavučiny Asianopis subrufa jsou důležité pro funkci lepkavých pavučin, „jelikož lovné manévry těchto pavouků vyžadují velkou pružnost, manévrovatelnost a odolnost,“ zdůrazňuje výzkumník. A dodává, že kromě přínosů v oblasti ekologie, genetiky a evoluce, může nový výzkum inspirovat průmyslový rozvoj prostřednictvím biomimetiky, disciplíny, která studuje strategie, formy a procesy přírody, aby řešila lidské problémy.

Tento výzkum zahrnoval pět pracovních skupin z institutů v Německu, Austrálii a Argentině. „Je pro mě ctí, že jsem přispěl k počátečnímu objevu vláken a elektronovým mikroskopickým studiím a poté se podílel na studii vedené Jonasem Wolffem a jeho týmem z Univerzity v Greifswaldu v Německu a spolu s ostatními týmy jsme spojili údaje o fyzikálních vlastnostech vláken, vysokorychlostními videi a filmováním sekvencí výstavby pavučiny, abychom vytvořili koherentní vysvětlení.“

Mezinárodní cena za vědeckou fotografii

Obrázek s mikroskopickým pohledem na dvě výjimečná vlákna hedvábí pavouka skákavého byl Ramírezem pořízen a v minulém prosinci vyhrál Soutěž o fotografii 2025 Královské společnosti, nejstarší vědecké společnosti ve Spojeném království, jejížmi členy byli Isaac Newton, Charles Darwin, Albert Einstein a mnoho dalších významných postav světové vědy.

Obrázek s názvem „Hypnotizující pavoučí vlákna“ byl pořízen pomocí elektronového mikroskopu a ukazuje detailní pohled na vlákno pavouka Asianopis subrufa o délce 0,05 milimetru.