Секретом прочности паутина давно вызывает интерес ученых мужей. Еще бы! Ведь она в пять раз прочнее стальной нити и в три раза - самых лучших созданных к настоящему времени синтетических волокон. К слову, если бы пауки плели паутину толщиной в миллиметр, то на ней вполне можно было бы удерживать на весу человека. До сих пор ученым было далеко до создания искусственной паутины. И главной загадкой является тот факт, что длинные прочные нити образуются за доли секунды из белковой жидкости – секрета паутинных желез. «Высокая упругость и прочность при растяжении натуральной паутины не имеют себе равных, хотя волокна производятся пауками из чистого белка», – говорит профессор Хорст Кесслер из Института передовых исследований в Мюнхене. Один из ключевых вопросов в искусственном производстве стабильных волокон паутины – как паукам удается поддерживать высокую концентрацию секрета в шелковых железах, причем так, что волокна высокой прочности могут быть сделаны из него в любой момент. Ответ на этот вопрос удалось найти группе немецких ученых во главе с Хорстом Кесслером. Паутина состоит из белковых молекул; каждая из них представляет собой длинную цепочку, состоящую из тысяч звеньев аминокислот. Рентгеноструктурный анализ показывает, что готовое волокно паутины содержит области, в которых несколько белковых цепочек связаны друг с другом с помощью стабильных химических связей. Эти соединения обеспечивают высокую прочность паутины. Находящиеся между этими соединениями несвязанные области обеспечивают паутине высокую упругость. Как показали исследования, в железе паука создаётся такая среда, что отвечающие за взаимосвязь участки белковых молекул в ней не могут выстроиться нужным для связи образом. Таким образом их взаимодействие и создание паутины эффективно предотвращаются. При этом белковые цепи хранятся так, что их гидрофобные части находятся внутри «клубка», что обеспечивает им хорошую растворимость в водной среде. Когда белковые структуры поступают в прядильный аппарат паука, они попадают в среду, отличную по концентрации и составу солей от среды внутри железы, и это заставляет клубок белков разворачиваться. Кроме того, за счет малой ширины канала прядильного аппарата паука области, отвечающие за соединения, выстраиваются параллельно, что делает волокно стабильным. Данный механизм авторы работы называют «молекулярным переключателем». По результатам своих исследований ученые предложили технику получения качественных искусственных волокон большой прочности и упругости. Авторы видят ряд применений этой технике, начиная от материала для швов во время хирургических операций и заканчивая техническим волокном в автомобильной промышленности.