البحث العلمي يكشف سر صلابة ومرونة خيوط العنكبوت

يعتبر حرير العنكبوت من المواد الفريدة في عالم الطبيعة، حيث تختلف صلابة ومرونة خيوط العنكبوت حسب نوع الاستخدام. فبينما يستخدم العنكبوت حرير السحب الأكثر صلابة أثناء التنقل أو الهروب من الخطر، فإن حرير الالتقاط يتمتع بمرونة عالية لمساعدة العنكبوت في الإمساك بالفريسة دون أن تتعرض الخيوط للكسر أو التمزق.

آلية الشد التي تتحكم في خصائص الألياف

في دراسة جديدة أجراها فريق بحثي من جامعة نورث وسترن، توصل العلماء إلى السبب العلمي وراء اختلاف خصائص خيوط العنكبوت من حيث المرونة والصلابة. 

بحسب الدراسة، عملية الشد التي يقوم بها العنكبوت باستخدام أرجله الخلفية تلعب دورًا رئيسيًا في تقوية الألياف وجعلها أكثر صلابة. 

عند نسج العنكبوت خيوطه، يتم شد البروتينات الموجودة في الألياف الجينية، مما يؤدي إلى تحسين محاذاة البروتينات على طول الألياف، وزيادة عدد الروابط الهيدروجينية بين البروتينات المجاورة، وهو ما يعزز قوة الألياف.

اقرأ أيضًا: بالصور..أكبر شبكة عنكبوت في العالم تحوي 107 مليون عنكبوت

كما تحتوي ألياف العنكبوت على سلاسل بروتينية تتجمع معًا بواسطة روابط هيدروجينية، وعند شد الألياف، يتم ترتيب هذه السلاسل في اتجاه واحد مما يزيد من تماسكها، ما يُعزز صلابة الألياف. في حين أن عملية الشد تزيد من القوة اللازمة لكسر الألياف، إلا أن البروتينات الفردية تفقد جزءًا من مرونتها، مما يقلل من قدرة الألياف على التمدد قبل الانكسار.

استخدام التكنولوجيا لمحاكاة خيوط العنكبوت

لتحقيق هذه النتائج، اعتمد الفريق البحثي على نماذج حوسبية متقدمة لمحاكاة عملية الشد على المستوى الجزيئي، مما كشف عن تغيرات في الهياكل البلورية المسماة بلورات البيتا. 

هذه الهياكل البلورية تعزز أيضًا صلابة الألياف وتعمل كمناطق داعمة تمنع تمزق الألياف بسهولة، وهو ما يساهم في تحسين المواد الصناعية مثل الأقمشة و المواد الحامية.

تطبيقات صناعية للألياف المستخلصة من العنكبوت

من المتوقع أن تُحدث الألياف المستخلصة من العنكبوت نقلة نوعية في الصناعات المختلفة، إذ يمكن استخدامها في البدائل البيئية لـ المواد القوية مثل النايلون و الكيفلار. 

من جانب آخر، سيتطلب استخدام هذه الألياف طرق تصنيع واسعة النطاق ومستدامة بيئيًا، وهو ما يمثل التحدي الأكبر أمام الباحثين لتطوير هذه التكنولوجيا.

اقرأ أيضًا: عنكبوت يفسد مؤتمرًا صحفيًّا لوزيرة الصحة الأسترالية (فيديو)

ألياف العنكبوت في المستقبل

الأبحاث المتعلقة بـ ألياف العنكبوت تحمل آمالًا كبيرة في مجالات متعددة مثل التكنولوجيا الفضائية، المعدات الواقية، و الهياكل المتينة. حيث يمكن تحسين عملية الشد لتطوير أقمشة مرنة وقوية يمكن استخدامها في الملابس الواقية أو شباك شحن لتأمين الحمولات الثقيلة، مما يعزز الإمكانيات المستقبلية لهذا النوع من المواد في الصناعات الحديثة.