_______________

" In all things of Nature, there is something of the marvelous" (Aristotle -Parts of Animals, I.645A16)

" Nature ......loves simplicity and unity" ( J. Kepler -Apologia)


****** Για το Περιβάλλον, τη Βιώσιμη Προοπτική και ......άλλα Σημαντικά!

(http://sites.google.com/site/perivalloncom/
http://www.perivallon.com, http://envifriends2.blogspot.com, http://envifriends.blogspot.com)
_______________

* ΦΥΣΗ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ----- * ΑΝΘΡΩΠΟΣ & ΚΟΙΝΩΝΙΑ -

- Ο ΚΑΙΡΟΣ -

- Η Αράχνη και ο Ιστό της

-Ξέρω μια υφάντρα παινεμένη!/ Κι απ’ τους «αρχαίους» ξακουστή!/ Δίχως «αντί σαΐτα χτένι»/ Πανώρια υφαίνει το πανί!/ -Τον αργαλειό της τον καρφώνει,/ Σ΄όποια γωνιά σ΄όποιο κλαρί!/ Κι έχει το τάπι της τελειώσει/ από το βράδυ, ως το πρωί!…/ -Πές μου κυρά μου που την βρίσκεις/ Τέτοια μεταξωτή κλωνιά…..(A.Aυγερινού).
Η Αράχνη, κατά τη μυθολογία, κόρη του βαφέα Ίσμονα από την Κολοφώνα (αρχαία πόλη της Ιωνίας, χτισμένη κοντά στις ακτές της Μικράς Ασίας, ανάμεσα στην Λέβεδο και στην Έφεσο), ήταν ξακουστή υφάντρα που η φήμη της έφτασε μέχρι τη θεά Αθηνά, τη δασκάλα της υφαντικής τέχνης. Κάποτε διαγωνίστηκαν μαζί. Η θεά στο υφαντό της ως κεντρικό θέμα είχε τον γνωστό αγώνα της με τον Ποσειδώνα για την προστασία της Αθήνας, ενώ σε κάθε γωνιά του υφαντού απεικονίζονταν τέσσερις θνητοί να τιμωρούνται, γιατί είχαν τολμήσει να αναμετρηθούν με θεούς. Η Αράχνη στο δικό της υφαντό είχε παραστήσει τους έρωτες του Δία και άλλων θεών με θνητές, καθώς και τις μορφές που είχαν πάρει για να πετύχουν το σκοπό τους. Η Αθηνά θυμωμένη με τις παραστάσεις του υφαντού της Αράχνης, το ξέσχισε.  Η Αράχνη για την προσβολή που τις έγινε επεχείρησε να κρεμαστεί. Η θεά όμως δεν την άφησε να πεθάνει, αλλά τη μεταμόρφωσε στη γνωστή αράχνη και την καταράστηκε να είναι για πάντα κρεμασμένη και να υφαίνει ατέλειωτα.
Η αράχνη ανήκει στα αρθρόποδα, στα αραχνοειδή, με είδη και στη χέρσο και στα νερά. Δεν είναι έντομο, δεν έχει φτερά, αλλά έχει τέσσερα ζευγάρια (οκτώ) πόδια. Αναπνέει με ένα είδος αρχέγονων πνευμόνων.Tο σώμα της διακρίνεται σε κεφάλι με 4 μάτια, σε θώρακα απ’ όπου ξεφυτρώνουν 4 ζευγάρια πόδια και σε κοιλιά, όπου υπάρχει το πεπτικό της σύστημα. Επίσης, στο κάτω μέρος της κοιλιάς της υπάρχουν ειδικοί πόροι, που λέγονται αραχνογόνοι αδένες απ’ όπου βγαίνει ένα ιξώδες υγρό, το οποίο μόλις έρθει σε επαφή με τον αέρα πήζει και δημιουργεί ένα πολύ λεπτό νήμα. Μ' αυτό το νήμα η αράχνη πλέκει τον ιστό της. Η κατοικία της είναι ο ιστός της (δίχτυ). Τον υφαίνει η ίδια.
Η κατασκευή του ιστού από μια αράχνη είναι μια ενεργειακή δαπανηρή διαδικασία, λόγω στη μεγάλη ποσότητα της πρωτεΐνης που απαιτείται, με τη μορφή ειδικού νήματος. Ωστόσο, δεν είναι ασυνήθιστο για τις αράχνες να τρώνε τον ιστό τους, μετά από μια χρονική περίοδο, αποζημιωμένες για την ενέργεια που χρησιμοποίησαν στην κατασκευή του. Έτσι, το σύμπλοκο πρωτεϊνικό μόριο του νήματος των ιστών τους, ανακυκλώνεται. .......(για ολόκληρο το κείμενο πατήστε κλικ στις παρακάτω τελείες)
Η αράχνη θεωρείται ωφέλιμο ζώο, γιατί εξοντώνει τις μύγες και τα άλλα βλαβερά για τους ανθρώπους έντομα. Σχεδόν όλες οι αράχνες είναι σαρκοφάγες, αρπακτικά ζώα μη ειδικευμένα, με περίπου 40.000 είδη. Το 2009 ανακαλύφθηκε ένα είδος αράχνης που είναι σχεδόν αποκλειστικά φυτοφάγο. Πολλές αράχνες πλέκουν ιστό, όπου παγιδεύουν έντομα, τα οποία αποτελούν την κύρια τροφή τους. Λίγα είδη είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο, όπως η ταραντούλα της οποίας το δάγκωμα πονάει αρκετά, και η μαύρη χήρα, το δηλητήριο της οποίας προκαλεί παράλυση των νεύρων και ακόμα και το θάνατο. Στα αραχνοειδή ανήκουν επίσης οι σκορπιοί και τα ακάρεα (τσιμπούρια).
Η αράχνη αποτελεί ένα ολόκληρο επιστημονικό εργαστήριο. Οι τρόποι που πιάνει το θήραμά της είναι διαφορετικοί από οικογένεια σε οικογένεια. Πιάνουν έντομα, μικρά πουλιά, μικρά θηλαστικά, ερπετά, ψάρια, ή κάποια άλλη μικρή μορφή ζωής. Μόλις μια αράχνη έλθει σε επαφή με το θήραμά της, θα προσπαθήσει να το δαγκώσει. Έτσι, με το δάγκωμα πρώτον προκαλούν στο θήραμα τη μηχανική ζημιά και τον πόνο, ενώ σε επόμενο στάδιο επιλέγουν να εκχύσουν δηλητήριο, συνήθως νευροτοξίνες, που παρεμποδίζουν ζωτικής σημασίας λειτουργίες των θυμάτων τους, μέχρι να επέλθει ο θάνατος τους. Η πέψη των θηραμάτων τους πραγματοποιείται εσωτερικά και εξωτερικά. Οι αράχνες εκκρίνουν τα χωνευτικά ρευστά τους προς το θήραμα από μια σειρά αγωγών που διατρυπούν τα σαγόνια τους. Αυτά τα χωνευτικά ρευστά διαλύουν τους εσωτερικούς ιστούς του θηράματός τους. Και οι αράχνες καταναλώνουν μόνο τα υγρά τρόφιμα. Πολλές αράχνες θα αποθηκεύσουν το θήραμά τους προσωρινά, ενώ αυτή η διαδικασία της εξωτερικής πέψης συνεχίζεται. Έτσι γύρω από θήραμά τους υφαίνουν ιστούς, ώστε να καταναλώσουν αργότερα τα θύματά τους.
Η αράχνη ζει κρεμασμένη στα κλαδιά των δέντρων και των θάμνων, στις γωνιές που σχηματίζουν οι τοίχοι και τα ταβάνια των σπιτιών και των χαλασμάτων. Ο ιστός της, εκτός από κατοικία, χρησιμοποιείται από την αράχνη και για το πιάσιμο της λείας της. Σ' αυτόν αιχμαλωτίζονται διάφορα έντομα και άλλα ζώα. Κάθε φθινόπωρο η θηλυκή αράχνη γεννά μερικές εκατοντάδες αυγά που έχουν κιτρινωπό χρώμα, τα τυλίγει με ένα κουκούλι και τα κρύβει σε διάφορα μέρη. Από τα αυγά βγαίνουν τέλειες μικρές αράχνες που αρχίζουν μόνες τους τη δική τους ζωή, χωρίς να έρθουν καθόλου σε επαφή με τους γονείς τους.
Πριν από μερικά χρόνια βρέθηκε στη νότια ακτή της Αγγλίας ένας σβώλος απολιθωμένης ρητίνης που περικλείει τον αρχαιότερο ιστό αράχνης. Τα μικροσκοπικά κομμάτια ενός ιστού αράχνης που διατηρήθηκαν 140 εκατομμύρια χρόνια μέσα σε κεχριμπάρι αποκαλύπτουν ότι οι αράχνες χρησιμοποιούν τις ίδιες τεχνοτροπίες ύφανσης από την εποχή των δεινόσαυρων. Επιστήμονες από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) υποστηρίζουν, ότι ο περίτεχνος σχεδιασμός του ιστού της αράχνης, είναι εκείνος που του χαρίζει τη μεγάλη αντοχή του. Όπως διαπιστώθηκε, το γεγονός ότι ο ιστός μπορεί να αντέχει, παρά την άσκηση μεγάλων δυνάμεων, οφείλεται στο πανίσχυρο νήμα του ιστού της αράχνης, αλλά και στον ιδιαίτερο σχεδιασμό της ύφανσής του. Με σχετική τους δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Nature, οι ειδικοί αναφέρουν, ότι χάρη στην περιπλοκότητα της μοναδικής του πλέξης, όταν ένα νήμα κοπεί, όχι μόνο δεν αποδυναμώνεται ο ιστός αλλά αντίθετα ενισχύεται. «Η πραγματική δύναμη του ιστού της αράχνης δεν οφείλεται στο νήμα της της, αλλά στη δυνατότητα μεταβολής των μηχανικών του ιδιοτήτων, μέσω των δυνάμεων που ασκούνται επάνω του. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να έχει εφαρμογή σε πολλούς τομείς που θα ωφελούνταν από τον περιορισμό της έκτασης βλαβών» εξηγεί ο Dr. Markus J. Buehler, ένας από τους ερευνητές της μελέτης. Η δημιουργία ενός ιστού απαιτεί τεράστια αποθέματα ενέργειας από πλευράς της αράχνης , έτσι ώστε να φέρει ιδιότητες οι οποίες «φρενάρουν» την πρόκληση εκτεταμένων ζημιών που θα απαιτούσαν την ανακατασκευή του. Επίσης, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι – σε αντίθεση με οποιαδήποτε άλλη ίνα - το νήμα της αράχνης έχει την ιδιότητα να μαλακώνει ή να σκληραίνει, ανάλογα με το φορτίο που δέχεται κάθε φορά. Στο πλαίσιο της μελέτης, οι ειδικοί έφτιαξαν ιστούς από τρία διαφορετικά υλικά. Είδαν λοιπόν ότι το νήμα του ιστού της αράχνης εμφάνιζε εξαπλάσια αντοχή, όταν μπλέκονταν σε αυτό αντικείμενα ή όταν ήταν εκτεθειμένο σε δυνατούς ανέμους, σε σχέση με τα υπόλοιπα υλικά. Όταν μια δύναμη ασκούνταν στον ιστό της αράχνης, έσπαγε μόνο ένα νήμα με αποτέλεσμα η αράχνη να χρειάζεται να κάνει μικρές επιδιορθώσεις και όχι να αναγκάζεται να τον ξαναφτιάχνει από την αρχή. Όταν πάλι αφαιρούσαν το 10% των νημάτων από διάφορα σημεία του ιστού, το σύνολο του ιστού γινόταν κατά 10% ισχυρότερο. Ακόμα, οι επιστήμονες  διαπίστωσαν ότι ο αριστουργηματικός ιστός της αράχνης είναι φτιαγμένος από δύο είδη νημάτων. Το ένα είναι άκαμπτο και ξηρό και χρησιμοποιείται περισσότερο σε σημεία με φορά από το κέντρο προς τα έξω. Το άλλο είδος νήματος είναι λεπτότερο και πιο κολλώδες από το πρώτο, δημιουργεί τη σπειροειδή δομή του ιστού και συνήθως επάνω σε αυτό παγιδεύονται τα άτυχα θηράματα της πανούργας αράχνης. Ο περίτεχνος σχεδιασμός του ιστού της αράχνης, είναι εκείνος που του χαρίζει τη μεγάλη αντοχή του, υποστηρίζουν οι επιστήμονες από το ΜΙΤ.
Μετά από αυτά, άλλοι ερευνητές κατόρθωσαν για πρώτη φορά, τροποποιώντας γενετικά μεταξοσκώληκες, να τους κάνουν να παράγουν μετάξι που διαθέτει τα ανώτερα χαρακτηριστικά του ιστού μιας αράχνης. Η ανακάλυψη, υπό τον καθηγητή βιολογικών επιστημών Malcolm Fraser του πανεπιστημίου της Notre Dame και ερευνητές της εταιρίας βιοτεχνολογίας Kraig Biocraft Labs, επιτρέπει στους μεταλλαγμένους μεταξοσκώληκες να παράγουν «τεχνητό» μετάξι που έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά του φυσικού ιστού της αράχνης. Ο ιστός αυτός έχει ασυνήθιστες φυσικές ιδιότητες, όπως πολύ μεγαλύτερη αντοχή και ταυτόχρονα ελαστικότητα, σε σχέση με τις ίνες του φυσικού μεταξιού που παράγουν οι μεταξοσκώληκες. Το σημαντικό επίτευγμα ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη καλύτερης ποιότητας ινών μεταξιού που θα χρησιμοποιούνται σε ιατρικές και άλλες εφαρμογές, ιδίως στην κλωστοϋφαντουργία. Επίσης, η νέα μέθοδος, μεταξύ άλλων, μπορεί να αξιοποιηθεί για την μεγάλης κλίμακας βιομηχανική παραγωγή τεχνητών ινών μεταξιού τύπου ιστού αράχνης, οι οποίες μέχρι τώρα ήταν εφικτό να δημιουργηθούν μόνο σε πολύ μικρές ποσότητες σε ένα επιστημονικό εργαστήριο. Επίσης, σύμφωνα με τους ερευνητές, το νέο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή αλεξίσφαιρων γιλέκων, ελαφρών και ταυτόχρονα ισχυρών υφασμάτων, νέων αθλητικών ενδυμάτων, καλύτερων αερόσακων στα αυτοκίνητα κ.α.
Τηρουμένων των αναλογιών βέβαια, είναι γνωστό ότι ο ιστός που δημιουργεί μια αράχνη, είναι ισχυρότερος από το ατσάλι. Αυτό σημαίνει ότι αν πάρουμε μια ίνα από ιστό αράχνης και μια ίνα από ατσάλι του ίδιου πάχους, ο ιστός της αράχνης αντέχει μεγαλύτερο βάρος. Ο λόγος είναι σε μεγάλο βαθμό η ελαστικότητα του ιστού της αράχνης χάρη στην σύστασή του.  Πριν από μια δεκαετία περίπου, επιστήμονες της γενετικής μηχανικής κατάφεραν να αναπαράγουν την πρωτεΐνη (σύμπλοκο πρωτεϊνικό μόριο) του ιστού της αράχνης μέσα στο γάλα κατσίκας. Ειδικότερα,  γενετιστές από τον Καναδά, αφού βρήκαν το γονίδιο που ευθύνεται για την παραγωγή του νήματος του ιστού της αράχνης, τοποθέτησαν αυτό στο γενετικό υλικό σε μια κατσίκα και στο γάλα της παρατηρήθηκε η παραγωγή πρωτεϊνών του ιστού της αράχνης. Βέβαια οι κατσίκες δεν παράγουν πραγματικά ιστό, αλλά τις πρωτεΐνες του. Έτσι, οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι στο μέλλον θα μπορέσουν να παράγουν το λεγόμενο Βιο-ατσάλι, το οποίο θα είναι ακόμα πιο ισχυρό και από τις ίνες άνθρακα, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αεροσκάφη, ή ακόμα και αλεξίσφαιρα γιλέκα (θα είναι πιο ισχυρό ακόμα και από το Kevlar (- είναι ένα γνωστό υλικό από τη δεκαετία του ‘70 το οποίο έχει μεγάλη αντοχή, μεγαλύτερη ακόμα και από το ατσάλι (5 φορές) και έχει ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών από λάστιχα αυτοκινήτων, κράνη, μέχρι ειδικές στολές για διάφορα σώματα ασφαλείας, που παρέχουν προστασία από φωτιά ή αλεξίσφαιρα γιλέκα).
Ο ιστός της αράχνης βέβαια έχει το 1/10 του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας, και στον δικό μας κόσμο με τα δικά μας μέτρα και σταθμά δεν φαντάζει τόσο ισχυρός. Οι επιστήμονες εδώ και πολύ καιρό προσπαθούν να αντιγράψουν αυτό το θαύμα της φύσης, ώστε να το εκμεταλλευτούν. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατασκευή υλικών με πολύ μεγαλύτερη ανθεκτικότητα, σε ένα πολύ ευρύ πεδίο εφαρμογών.
Χρησιμοποιώντας υπερυπολογιστές για να κάνουν προσομοίωση της κατασκευής του ιστού της αράχνης, οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν τι ακριβώς είναι αυτό, σε ατομικό επίπεδο, που κάνει τον ιστό τόσο ανθεκτικό. Δηλαδή προσπαθούν να εφαρμόσουν τη λεγόμενη αντίστροφη μηχανική (reverse engineering), ώστε να μπορούν να αντιγράψουν τη δομή του και να την εφαρμόσουν δημιουργώντας νέα υλικά. Ειδικότερα, βρήκαν  ότι οι δεσμοί υδρογόνου στον ιστό της αράχνης, είναι του τύπου ‘’cluster 3-4’’. Συνδυασμός που είναι ισχυρότερος από τα περισσότερα μέταλλα. Το εντυπωσιακό ήταν για τους ερευνητές, ότι όταν προσπάθησαν να αναπαράγουν ένα μοντέλο με πάνω από 4 δεσμούς υδρογόνου (5 ή 6), η ανθεκτικότητα, αντί να ενισχυθεί μειωνόταν. Το ίδιο συνέβαινε και η ανθεκτικότητα του ιστού γινόταν πολύ μικρότερη, όταν χρησιμοποιούσαν 1 ή 2 δεσμούς υδρογόνου.
Οι ερευνητές προτείνουν στους μηχανικούς να εμπνευστούν από την ανθεκτικότητα των ιστών της αράχνης για να περιορίσουν τις ζημιές σε κτίρια σε περιπτώσεις ακραίων συνθηκών, καθώς η Φύση έχει βρει τον καλύτερο συνδυασμό, ώστε να δημιουργήσει τον καλύτερο ιστό. Σημειώνεται ότι αυτές οι ανακαλύψεις μελλοντικά θα βοηθήσουν στην κατασκευή υλικών με πολύ μεγαλύτερες αντοχές από ότι τώρα και ελπίζεται ότι θα βρουν πάρα πολλές εφαρμογές.
Και για το τέλος αυτής της ιστορίας, μια απορία. Πώς καταφέρνουν οι αράχνες να γλιτώσουν από τις παγίδες που υφαίνουν για τη λεία τους; Η λύση στο μυστήριο αυτό έρχεται από ερευνητές που παρακολούθησαν τις αράχνες με κάμερες υψηλής ανάλυσης και εξέτασαν τα πόδια τους στο εργαστήριο. Στο βίντεο που συνοδεύει τη μελέτη, μια αράχνη διακρίνεται να τραβά μια ίνα μεταξιού από τον ειδικό αδένα στην κοιλιά της και να τον τεντώνει με το τέταρτο πόδι της πριν τον στερεώσει στον ιστό. Οι αράχνες, αναφέρει η ερευνητική ομάδα στη γερμανική επιθεώρηση Naturwissenschaften, φέρουν στις άκρες των ποδιών τους μικροσκοπικά, διακλαδισμένα τριχίδια, με τα οποία μπορούν να αγγίζουν και να τραβάνε τον ιστό χωρίς να κολλάνε. Επιπλέον, τα πόδια τους φαίνεται ότι είναι καλυμμένα με μια αντικολλητική επίστρωση. Όταν οι ερευνητές διέλυσαν αυτή την επίστρωση πλένοντας τα πόδια της αράχνης με εξάνιο και νερό, η αντι-κολλητική ιδιότητα χάθηκε. Όμως, παρά τον ειδικό σχεδιασμό των ποδιών τους, οι αράχνες δεν είναι πάντα ασφαλείς από τα ‘’εργατικά ατυχήματα’’, όπως επισημαίνουν οι ερευνητές. Και το σημαντικότερο είναι ότι ……..πρέπει να προσέχουν πού πατάνε!
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...