神奇的装备：最强蜘蛛丝

苏澄宇

要问漫威最近哪个英雄的曝光率最高，嗯哼，一定是刚刚在《蜘蛛侠：英雄归来》里大出风头的蜘蛛侠。除开那些炫酷夺目、飞檐走壁的镜头，这次给观众带来最大震撼的场景，一定是小蜘蛛在海面上凭借着两把蜘蛛丝拉住了马上就要分成两半的客轮那一幕！你是不是觉得这根本不可能？但作为蜘蛛侠的超级装备，蜘蛛丝可没你想的那么脆弱。

蜘蛛丝是怎么来的

蜘蛛丝产生于蜘蛛体内特殊的分泌腺，这些分泌腺因蜘蛛的种类不同而性能各异。到目前为止， 生物学家共发现了7种类型的蜘蛛分泌腺。不过要注意，并不是所有的蜘蛛都会结网，会吐丝结网的蜘蛛大约有2万多种。

以十字圆蜘蛛为例，在十字圆蜘蛛的前腹部有用来形成蛛丝纤维的壶状腺。壶状腺由三部分组成 ，分别是中心小囊、一条很长的弯管和出口。蜘蛛丝在拉丝时，小囊内部的细胞会分泌出许多露珠状的黏液，黏液中含有两种蜘蛛素蛋白。当这些黏液流到小囊的下部时， 下部的细胞会分泌出另一种蛋白质（即糖蛋白）与之混合，从而形成液态晶体结构的纤维。然后，这些黏稠的液体便向出口流动。此时，各种蛋白质内的长链分子会沿着纤维中心线平行地排列，并由分子间形成的氢键连接，最后完成蜘蛛丝的原料制备并向纺丝器输出。

蜘蛛丝既拥有强大的弹性，也像钢铁一样坚韧无比，那么它刚柔并济的秘密是什么呢？

大家都知道，蜘蛛的种类很多， 不同种类蜘蛛丝的组成差异很大，同一种蜘蛛不同丝腺中的液状丝的氨基酸组成也有很大差异。与蚕丝一样，蜘蛛丝的主要成分是一种叫作蜘蛛素的特殊蛋白质，其成分与蚕丝中的丝蛋白相似。这种蛋白质内含有大量的丙氨酸（约占25%）和甘氨酸（约占40%），其他还有谷氨酸盐 、丝氨酸、白氨酸 、脯氨酸和酪氨酸等几种氨基酸。

科學家们发现，含丙氨酸的蛋白分子排列为紧密的呈晶体状的折皱结构，这便是造成蜘蛛丝异常坚固的原因。而含甘氨酸的蛋白分子的排列却杂乱无章， 从而使得蜘蛛丝拥有极好的弹性和扩张性。这也就是蜘蛛丝刚柔并济的秘密所在了。

蜘蛛丝的超强性能

搞清楚了关于蜘蛛丝的基本知识，让我们再来看看蜘蛛丝的那些超强性能吧！正是这些厉害的性能，让蜘蛛侠能够所向披靡。

不溶于水：仔细观察蜘蛛丝，你会发现它是一根单独的长丝， 直径虽然只有几微米，但物理密度却接近羊毛。当蜘蛛的腺液离开蜘蛛体后，会立刻成为固体， 形成一种蛋白质丝，而且固化后的蜘蛛丝不溶于水。

惊人的吸收震动能力：蜘蛛丝能使动能（即机械能）转变成热能，假如不是这样， 那飞行的苍蝇和蝴蝶撞上蜘蛛网时就会被弹回到相反方向。为什么能量会转化得如此之快？在显微镜下观察蜘蛛丝时，你可以发现它是一根极细的螺线，看上去像长长的浸过液体的“弹簧”一样，当“弹簧”被拉长时它会竭力返回原有的长度；但是当它缩短时液体会吸收掉全部剩余能量， 同时使能量转变成热量。

耐紫外线性强，耐温性强：热分析表明，蜘蛛丝在200 ℃以下表现热稳定性，300 ℃以上才会变性变黄。而跟它密度相近的蚕丝在140 ℃就开始变黄了。并且它不溶于稀酸、稀碱，仅溶于浓硫酸、溴化钾 、甲酸等，而且对大部分水解蛋白酶具有抗性。

强大的拉伸力：蜘蛛丝可以被拉伸30%～40%，有的蜘蛛丝纤维还具有超过200%的伸长， 且丝纤维的伸长率随负荷的增加而增大，同时强度也增大。它的强度远高于钢，重量却轻如毛发，且富有弹性。可以说，蜘蛛丝是自然界生产的最好的结构材料。

蜘蛛丝的研究与运用

蜘蛛丝如此优异的性能自然引起了各国科学家的极大兴趣，近年来美国、瑞士、加拿大、日本 、德国 、丹麦等国的一些实验室先后对蜘蛛丝进行了深入的研究，并将其带入到我们的生活中。

在医疗方面，蜘蛛丝因为有强度大、韧性、可降解、与人体相容性良好等现有材料不可比拟的优点，因而可用作高性能的生物材料，制成伤口封闭材料和生理组织工程材料 ，如人工关节 、韧带 、假肢 、组织修复、神经外科及眼科等手术中的可降解超细伤口缝线等产品。在军事上，具有巨大吸收力的蜘蛛丝非常适合防弹衣的制造。它可以阻挡子弹的侵入，使弹头或弹片击入人体内的危险降到最低程度；也可以用来制成坦克 、飞机 、雷达 、卫星以及军事建筑物的理想防护罩。除此之外，蜘蛛丝还可用作结构材料和复合材料，代替混凝土中的钢筋，应用于桥梁、高层建筑和民用建筑等。

不过，虽然蜘蛛丝有着优异的性能，但它现在还不能被人们广泛地使用。原因很简单，因为蜘蛛丝还无法像蚕丝那样被大量地生产。所以，要想让蜘蛛侠真正地出现在我们的生活中，还需要各位同学将来致力于蜘蛛丝的人工制造事业，认真研究基因微生物合成，才能让神奇的蜘蛛丝真正应用在我们生活中的方方面面。