Как паук создаёт паутину

Паутинную нить паук создаёт из белкового материала, который вырабатывают специальные железы в брюшке. По тонким протокам этот материал поступает к наружным органам — паутинным бородавкам. Однако внутри хранится не моток готовых ниток: образование волокна связано с изменением белкового раствора по пути к выходу. А плетение сети — следующий этап, на котором паук размещает и соединяет полученные нити.

Железа и паутинная бородавка выполняют разную работу

Железа находится внутри тела. Её клетки вырабатывают вещества, а полость позволяет накапливать материал для прядения. В хорошо изученной железе, создающей страховочную нить, различают узкую часть, расширенный мешок и изогнутый выводящий проток. По мере приближения к наружному выходу просвет протока сужается.

Паутинная бородавка — наружный придаток, на котором открываются маленькие прядильные трубочки. Это не одна большая дырка, из которой выходит вся сеть. К разным выходам подходят протоки разных желёз. В анатомическом исследовании самок одного из пауков-кругопрядов удалось выделить семь типов желёз и проследить их расположение. Этот результат описывает выбранный вид и пол: он не означает одинакового набора у каждого паука.

Как раствор становится прочной нитью

Основные белки паутинного волокна называют спидроинами. Белок — большая молекула с определённым устройством; одного его наличия недостаточно, чтобы автоматически получить готовую нить. В железе важно сохранить материал в пригодном для движения состоянии, а в протоке — обеспечить переход к волокну там, где это требуется.

Измерения у паука-нефилы показали, что при прохождении по протоку меняются состав растворённых веществ и кислотность среды. Кислотность здесь описывает химические условия вокруг белковых молекул. Смена условий способствует перестройке паутинного материала.

В другом исследовании проверяли участие фермента, который помогает поддерживать различие кислотности между участками железы. Фермент — вещество, ускоряющее определённую химическую реакцию. Одновременно изучали, как разные концевые части паутинных белков реагируют на условия среды. Они менялись неодинаково, что позволило предложить механизм управляемого соединения белков в волокно.

Поэтому объяснение «жидкость просто застыла от воздуха» слишком грубое. Важные превращения происходят уже внутри прядильной системы, а её работа зависит от согласованных химических условий и устройства протока.

Почему разные нити нужны для разных задач

Страховочная нить, опора сети, материал вокруг яиц и ловчий участок не обязаны иметь одинаковые свойства. Различные железы дают материал для разных целей. У исследованных кругопрядов отдельно описаны железы волокна ловчей спирали и железы клейких выделений, которыми оно покрывается. Поэтому липкость нельзя считать обязательным свойством любой паучьей нити.

Важно и закрепление на опоре. Исследование мест крепления показало сложную конструкцию: тонкие волокна покрыты клееподобным веществом и уложены в небольшой участок. Они помогают прикрепить основную нить к поверхности. Прочность такого соединения зависит не только от самого белка, но и от взаимного расположения его частей.

Получается, что пауку недостаточно выпустить длинное волокно. Его нужно закрепить, направить и соединить с другими участками. Наружные прядильные органы участвуют в укладке материала, а движения животного создают пространственную конструкцию. Готовая сеть отражает и свойства выделений, и последовательность действий паука.

Что можно увидеть без вмешательства

При спокойном наблюдении видно, куда паук перемещается, где касается опоры и как появляются новые участки сети. Но через обычную фотографию нельзя увидеть белковый раствор внутри железы или измерить его кислотность. Белая густая паутина тоже не показывает число работающих желёз и химический состав каждой нити.

Чтобы рассмотреть работу, лучше наблюдать снаружи и сравнивать последовательные кадры. Не нужно тянуть нить, заставлять паука падать или разрушать крепления ради демонстрации прочности. Видимая сеть уже позволяет заметить важное различие: паутинный материал вырабатывается внутри тела, а его расположение в пространстве создаётся движениями животного.