Павутина

Павутина — секрет павутинних залоз, який незабаром після виділення застигає у формі ниток. Павутину здатні виділяти представники ряду груп павукоподібних (павуки, псевдоскорпіони, деякі кліщі) і губоногі багатоніжки.

Фунції павутини різноманітні, але найпоширеніше її застосування — для побудови яйцевих коконів, сперматофорів, ловчих мереж і укриттів на час линьки або несприятливих умов. Часто павутиною називають саме ловчу мережу павуків. Попри зовнішню подібність, хімічно вона відрізняється від шовку комах.

Павутина складається з білків спідроїнів I і II. Спідроїн I містить амінокислоту аланін, а спідроїн II — гліцин^[1]. Амінокислоти ковалентно з'єднані, що забезпечує співіснування міцності та пластичності^[2]. Хімічним складом павутина відрізняється від подібного за властивостями шовку комах, утвореного фіброїном^[3].

Нитки діаметром від менше 1 до 5 мкм^[4]. Міцність на розтяг досягає 1,3 ГПа^[1]. Найстійкіші нитки павутини здатні зберігати свою міцність при температурі від -40 °C до 220 °C^[5]. Розтягуються до 65 % від початкової довжини (найбільше у павука Caerostris darwini)^[6].

Один павук здатен виробити безперервну нитку павутини завдовжки від 12 до 137 метрів^[7]. Не всі павуки плетуть павутиння, щоб зловити свою здобич. Багато з них активні хижаки, як-от павуки-краби чи пауки-стрибуни^[8]. Павутина павуків може бути клейкою, що досягається крапельками клею (в араеноідей, найчисельнішої надродини павуків) чи мікроскопічними волокнами (в так званих крибеллатних павуків). У першому випадку павук наносить клей одразу при виробленні павутини. В другому — спершу випускає нитку, а потім начісує на неї волокна^[9]. Прядильні органи для цього різні: павутинні бородавки та крибеллум відповідно^[10], що є класичним прикладом еволюційної конвергенції. Клей втрачає корисні для павука властивості при висиханні. Волокна навпаки, лишаються чіпкими в сухих умовах і злипаються, коли намокають^[9]. Найдавніша ловча павутина збереглася в бурштині з Іспанії, її вік становить ~110 млн років (ранній крейдовий період)^[11]. Здатність плести ловчу павутину павуки розвивали щонайменше тричі (іноді вказується аж 14 разів)^[10].

Усередині павутинної залози вона перебуває в рідкому стані. Під час виділяння через численні прядильні трубочки відбувається зміна структури білка, внаслідок чого він твердне у формі тонкої нитки. Нитка витягується під дією сили тяжіння або задніми ногами. Надалі павук переплітає ці первинні нитки в товстіше павутинне волокно. Різні види мають різну кількість павутинних бородавок, але в більшості вони розташовані поруч. Крибеллатні павуки випускають павутину через ситоподібну структуру (крибелум), а також мають ряд спеціалізованих щетинок на ногах, які називаються каламіструмом, для надання нитці ворсистості^[8].

Найвідоміший варіант використання павутини павуками — побудова ловчих мереж, які залежно від будови здатні повністю знерухомити здобич, ускладнити її пересування або тільки просигналізувати про її появу^[8]. Спійману здобич павуки також часто загортають у павутиння^[12].

Павутина для ловлі здобичі різноманітна: від пласких круглих, трикутних і прямокутних тенет до тривимірних структур і павутинь, що містять лише кілька ниток для захоплення. З павутини також формуються лійкоподібні нірки та тенета, які деякі павуки тримають ногами, щоб накинути на здобич^[13]. У ловчій павутині є товщі напрямні нитки й тонші, вкриті клеєм^[4].

Від ловчої мережі тягнуться сигнальні нитки, через які павук відчуває ногами відбрації та дізнається, що в павутину потрапила здобич. Павуки здатні визначати як кут, так і відстань до здобичі від центру павутини. Вони можуть пам'ятати координати розташування щонайменше трьох жертв, що потрапили в павутину^[14]. Незначні пошкодження (до 25 %) не змінюють основних характеристик тенет завдяки саморегулюванню натягу^[4].

Перед розмноженням самці плетуть сперматичну сіточку, на яку виділяють краплю сперми для переносу її в резервуари цимбіумів (копулятивних органів на кінчиках педипальп).

Розвиток яєць і молоді проходить у павутинному яйцевому коконі. У деяких видів самка в період розмноження виділяє нитку, позначену феромонами, яку самець використовує при пошуку партнерки^[12]. У зв'язку із цим, хоча навіть серед найбільш архаїчних членисточеревних павуків є представники що формують для полювання сигнальні волокна, уважається, що первинна функція павутини павуків пов'язана саме з розмноженням, а не зі здобуванням їжі. Як основний доказ на користь цієї гіпотези розглядають вихідну приуроченість павутинних бородавок до області статевих отворів^[15].

Багато павуків обплітають павутиною стінки нірки. Нарешті, одними з найекстравагантніших застосувань павутини є формування страхувальних ниток, що перешкоджають невдалому падінню при стрибках, і «парашутів», за допомогою яких молодняк може подорожувати з потоками повітря^[8]. Також павуки можуть з'їсти павутину^[16].

Крім павуків, павутину виробляють також інші тварини. Різні групи багатоніжок зазвичай використовується її для побудови линяльних камер або коконів^[17]. Павутинні кліщі виділяють павутину для пересування та поширення з рослини на рослину, захисту від хижаків, укриття від кліматичних умов, як поверхню для відкладання яєць та для комунікації за допомогою нанесених на павутину феромонів^[18]. Псевдоскорпіони використовують павутину для створення линяльних камер, виведення потомства та захисту^[19].

Пліній Старший у «Природничій історії» (77 рік н. е.) зазначав про медичне використання павутини як кровоспинного засобу. М'яка, волокниста текстура дозволяє легко закривати порізи, а клейкі властивості допомагають герметизувати пошкоджені тканини та захищати їх. Великий грецький лікар Гален також обговорював павутиння у своїй праці «Про силу простих засобів», де він згадує про їхнє давньогрецьке медичне застосування для лікування травм та зупинки кровотечі^[20].

У Вануату павутину сплітають на бамбукових рамах, отримуючи матеріал, схожий на фетр, придатний для виготовлення сумок та гаманців. У деяких частинах Нової Гвінеї подібно виготовляють головні убори. У Сенегалі міцні павутини павуків-кругопрядів іноді використовувалися для виготовлення шнурів^[21].

Перша згадка про збір павутини для використання в ткацтві присутня в книзі «Centum Historiae» (1621) Епіфаніо Фердінандо. Він з колегою Джироламо Марчіано зібрав 16 унцій (450 г), але результат невідомий. Франсуа-Ксав'є Бон у 1709 році, шукаючи альтернативи для шовку, зібрав павутину місцевих видів і створив для дружини онука короля Людовика XIV панчохи з павутинної тканини. Він також виготовляв кілька в'язаних рукавичок. 5 грудня 1709 року Бон представив свою дисертацію про використання павутини на публічних зборах Королівського товариства наук. За його методикою кокони були вибиті, промиті та проварені перед тим, як їх чесали та пряли. Проте, шовк із павутини не мав бажаного блиску. Хоча робота Бона знайшла своїх прихильників, промислової заміни шовкопряду так і не вийшло. Рене-Антуан Фершо де Реомюр підрахував, що виробництво тканини з коконів надто затратне. Експерименти Бона спародіював Джонатан Свіфт у «Мандрах Гуллівера» (1726)^[21].

Іспанський священик-єзуїт Раймондо Марія де Термейєр продовжив експерименти зі збирання павутини в 1760—1776 роках. Результатом його праці стала пара панчіх для короля Іспанії Карла III, проте невідомо чи отримав їх монарх. Приблизно в 1796 році Термейєр вирішив витягувати шовк безпосередньо з павука, а не з кокона. Його учень Карло Соммаскі зібрав достатньо павутини, щоб виготовити велику тюлеву шаль для імператриці Жозефіни, першої дружини Наполеона Бонапарта. Соммаскі також працював над панчохами для самого Наполеона^[21].

Французький натураліст Альсіда д'Орбінья, під час подорожі Південною Америкою в 1820-х роках, ймовірно, носив пару штанів з павутини, які прослужили багато років. Хто виготовив ці штани і як, залишається загадкою. В 1830-1860-і роки отримання шовку з павутини цікавило різних дослідників і винахідників. У 1830 році англієць Деніел Ролт намотав 5480 м павутини з двох десятків павуків Epeira diademes за дві години, за що отримав медаль від Лондонського товариства мистецтв. У 1860-х роках французький дослідник Франсіс Гарньє писав про фарбовану чорну тканину, яку він бачив у південній провінції Юньнань, про якупідозрював, що вона виготовлена ​​з павутини. У 1880-х роках французький місіонер-єзуїт Поль Камбуе зацікавився Nephila madagascariensis і спробував розчесати кокони аби сплести отриману нитку. Він повідомив, що отримання мотка шовку вагою 1 г потрібно 50 коконів. Колоніальний уряд Мадагаскару, серед іншого, вирішив представити на Всесвітній виставці 1900 року ліжко, прикрашене драпіровками з золотистого павутинного шовку, добутого на машині Ноґе, заступника директора Професійної школи Мадагаскару^[21].

Завдяки генній інженерії бактерії кишкова паличка, дріжджі, різні рослини, шовкопряди та тварини, крім шовкопрядів, пристосовані для виробництва білків, подібних до павутини. Екструзія білкових волокон у водному середовищі знана як «мокре прядіння» та дозволяє отримати волокна діаметром від 10 до 60 мкм (природні волокна діаметром 2,5–4 мкм)^[22]. З них виготовляли експериментальні зразки одягу та взуття Adidas і The ​​North Face. Але масове виробництво штучної павутини й надалі утруднене^[23].

Міцність павутини перспективна для покращення медичних виробів, таких як системи закриття ран, пластирі та надзвичайно тонкі шви для нейрохірургії. Крім того, павутину можна використовувати у штучних зв'язках та сухожиллях для міцних імплантатів. Окрім спеціальних мотузок та рибальських сіток, павутинний шовк можна використовувати для парашутів, бронежилетів, спортивних товарів, текстилю та легких конструкцій для літаків^[24][25].

• У природі
• 
  Будова павутини: аморфні структури з аланіном (чорні криві лінії) і кристалічні структури з гліцином (жовті)
• 
  Виділення павутини з павутинних бородавок
• 
  Павук вполював муху
• 
  Павук у тунелі з павутини
• 
  Кокон
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
  Нитка штучного спідроїну
• 
  Павутина павутинних кліщів

• У культурі
• 
  Голландська сатирична медаль на честь Бальтазара Беккера, 1685-1698 рр.
• 
  Беррі Беррі, малюнок із книги «Смішні комахи», 1872 р.
• 
  На обкладинці журналу «Puck», 1906 р.
• 
  На обкладинці журналу «Time», 1953 р.
• 
  Емблема 318-ї групи кіберпросторових операцій ВПС США
• 
  «Мережева розробка»

• Словник української біологічної термінології. — К.: КММ, 2012. — 744 с.
• Плиска, М. М. Тлумачний словник з агрозоології / М. М. Плиска. — К. : Фенікс, Колобіг, 2014. — 236 с.

• Як павуки плетуть павутину? Збруч, 06.11.2021.