Tajemství pavoučího hedvábí

Co je na vyprávěních o pavoučím vlákně, nebo také hedvábí, pravda a co už ne? O tom jsme si povídali s Jaromírem Hajerem z katedry biologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem, specialistou na pavouky.

Pro začátek si pojďme říci, jak pavoučí vlákno vzniká...

„Pavoučí vlákno vzniká ve snovacích žlázách. Ty si můžeme představit jako měchýřky, vystlané sekrečním epitelem. Buňky sekrečního epitelu jsou schopné produkovat hedvábí v tekuté podobě. To je nashromážděno do jakési ampule, říká se jí rezervoár, odkud je potom vyváděno jednotlivými kanálky na povrch snovací bradavky, kde je vylučováno pod dostatečným tlakem skrze tryskovité vývody, kterým se říká spigoty. Ti nejdokonalejší tkalci, za které jsou považováni křižáci, kterých je zhruba asi 2,5 tisíce druhů, jsou schopni utkat až sedm typů hedvábí, což odpovídá sedmi kategoriím snovacích žláz. Mají různé chemické složení, různé mechanické vlastnosti a také různé určení. Pavouci je používají buď pro lov kořisti, jako tenata, nebo pro stavbu takzvaných kokonů, čili zámotků, ve kterých se vyvíjí vajíčka. Pavoučí hedvábí je využíváno ještě jedním velice důležitým způsobem – ke zhotovování takzvaných vlečných lan, což jsou jakési nitě, které za sebou pavouk při jakékoliv změně místa táhne. Před tím, než změní polohu, někam vyběhne nebo spadne do volného prostoru, připevní je zvláštním sekretem k podkladu. Po této niti se dokáže vrátit zpátky do místa, ze kterého vyběhl nebo ze kterého spadl.“

Pavoučí hedvábí má vynikající mechanické vlastnosti. Významnou roli v tom určitě hraje jeho chemické složení, ale také vnitřní struktura hedvábí.

„To hedvábí je po chemické stránce vláknitý biopolymer. Jeho základní složkou jsou bílkoviny a jak každý ví, bílkoviny se skládají z aminokyselin. Převažuje alanin, glycin, serin a narozdíl od hedvábí, které tkají housenky bource morušového, je v pavoučím hedvábí velké zastoupení prolinu. Chemická skladba se u různých typů hedvábí liší, což je dáno tím, že hedvábí má různé určení. Je hedvábí, které slouží jen k přichycení vláken k podkladu, ale také hedvábí, na které už jsou tím živočichem kladeny velké požadavky. To znamená, že musí být pevné a pružné. Toto hedvábí je také nejlépe prostudované. Skládá se z bílkovinných krystalů pospojovaných řetězci aminokyselin, které se chovají jako pásky přírodní gumy. V této struktuře je právě tajemství pavoučího hedvábí; právě tato struktura dodává pavoučímu hedvábí ty úžasné mechanické vlastnosti.“

Pavoučí vlákno je nejen pevné, ale také pružné. Čím větší na něj pavouk klade nároky, tím jsou mechanické vlastnosti vyráběného hedvábí lepší. Ovlivňuje samotný pavouk kvalitu vlákna tím, že ho ještě nějakým způsobem smotává, případně i spřádá? Nebo pavouci své vlákno prostě jen „vypouštějí“ ze zadečku?

„Někteří pavouci za určitých podmínek hedvábí skutečně jenom vypouštějí. Příkladem je třeba hedvábí, které používají pavouci pro transport, kdy se stávají součástí vzdušného planktonu. To je to, co je charakteristické třeba pro babí léto. Když pavouci chtějí využít hedvábí pro létání vzduchem, tak sedí na nějakém vyvýšeném místě, vypouštějí hedvábné vlákno a když cítí, že je již může unést, tak se pustí a letí. V takovém případě opravdu jen to hedvábí vypouští. Ale když pavouci tkají sítě, zvláště dvourozměrná tenata, tak to hedvábí musí vždycky zpracovávat. Nemůžeme si představit tkaní pavučin a zpracování hedvábí jako činnost, při které hraje roli jenom pavoučí zadeček. Je to činnost sofistikovaná, kdy při procesu tvrdnutí původně tekutého sekretu do podoby pevných vláken hrají velice důležitou roli i končetiny.“

Co těmi končetinami pavouk s vláknem provádí?

„Pavouci mají na koncích nohou jakési drápky; jsou buď dva nebo tři a mají vzhled jakýchsi hřebínků. Pomocí těchto hřebínků jsou schopni hedvábí vyčesávat nebo protahovat. Jeden typ hedvábí má vzhled vaty, kterou pavouci v podobě chomáčů nanášejí hřebínkem, zvaným kalamistrum, na konstrukci z vláken, aby zajistili jejich větší adhezivitu. To potom zesiluje lapací efekt sítě. Ale v každém případě bych chtěl zdůraznit, že role končetin při snovací činnosti je klíčová právě v procesu tvrdnutí hedvábí, kdy se krystaly orientují do určité polohy a hedvábí nabývá mechanických vlastností, které v poslední době stále více zajímají člověka.“

Co všechno ještě ovlivňuje vlastnosti a kvalitu pavoučího vlákna?

Jak jsme říkali na začátku, kvalita pavoučího hedvábí bývá někdy přirovnávána ke kvalitě oceli. Na druhou stranu se můžete setkat i s pochybovačnými hlasy, které tvrdí, že podobné srovnání je silně přehnané. Jak to tedy je s pevností pavoučího vlákna? Je jeho srovnání s ocelí vůbec možné?

Pavoučí hedvábí lze tedy srovnávat ani ne tak s ocelí, jako spíše s kevlarem, materiálem, který se vyrábí uměle a používá se například v kosmonautice. Najdete ho i na skluznicích lyží, u automobilových brzd i podvozků, vyrábí se z něj ochranné přilby, kabely, převodové řemeny a spousta dalších věcí. Kevlar ale není opravdové pavoučí vlákno. Hedvábí pavouků má spoustu vynikajících vlastností navíc. Příroda má před námi náskok. Je těžké ho dohonit. Ale odborníci se snaží. Rádi by utkali takové vlákno jako pavouci... Je to ale možné?

Jestli se to vůbec někdy povede... Vědci na výzkumu pavoučího vlákna pilně pracují, takže možná někdy ano. Uvidíme. Využití bychom pro něj měli, to je bez diskuze. O pavoučím vláknu jsme si povídali s Jaromírem Hajerem, arachnologem a vedoucím katedry biologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem.

Vysíláno v Planetáriu č. 46/2010, 13. - 19. listopadu.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně upraveno.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (15:59).