عنکبوت‌های ماده بالغ درختی، ابریشمی بهتر و سخت‌تر از نر‌ها تولید می‌کنند

به گزارش «فیز دات ارگ»، ابریشم دراگلاین یا ابریشم آمپولاته اصلی (MA)، بخشی از تار عنکبوت است که چارچوب اصلی و پره‌ها را تشکیل می‌دهد و یکی از مقاوم‌ترین مواد شناخته شده در علم به شمار می‌آید. به این معنا که می‌تواند مقدار بسیار زیادی انرژی ناشی از یک ضربه ناگهانی را بدون پارگی جذب کند و از بسیاری از مواد طبیعی و حتی مواد مصنوعی ساخته شده به دست انسان، مانند فولاد و کِولار، عملکرد بهتری داشته باشد.

در یک مطالعه جدید، دانشمندان چقرمگی ابریشم را در دو گونه از عنکبوت‌های درختی (از جنس Caerostris) بررسی کرده‌اند و به این نتیجه رسیده‌اند که عنکبوت‌های ماده، تار‌هایی به مراتب محکم‌تر از نر‌ها تولید می‌کنند.

این پژوهش در نشریه Integrative Zoology منتشر شده است.

اگرچه مشخص است که میزان چقرمگی (توانایی جذب انرژی بدون خرد شدن یا ازهم پاشیدن) ابریشم عنکبوت‌ها میان گونه‌های مختلف متفاوت است و گونه‌های بزرگ‌تر معمولا ابریشمی مقاوم‌تر تولید می‌کنند؛ اما تاکنون درباره میزان گوناگونی ابریشم درون یک گونه واحد، در مراحل مختلف رشد و میان دو جنس، اطلاعات اندکی وجود داشته است. پژوهشگران عنکبوت‌های درختیِ بومی ماداگاسکار را برای این مطالعه انتخاب کردند؛ زیرا این گونه‌ها مقاوم‌ترین ابریشم شناخته شده را تولید می‌کنند، بزرگ‌ترین تار‌ها را می‌سازند و اینکه وزن ماده‌های بالغ آنها اغلب ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بیشتر از نر‌های بالغِ بسیار کوچک است.

آزمون میزان مقاومت ابریشم عنکبوت

پژوهشگران کیسه‌های تخم را از عنکبوت‌های وحشی جمع‌آوری کردند و آنها را در آزمایشگاه پرورش دادند. سپس از ۴۰ عنکبوت در مراحل مختلف زندگی و از هر دو جنس (نابالغ و بالغِ ماده، نابالغ و بالغِ نر) ابریشم جمع‌آوری شد. الیاف ابریشم تحت آزمون کشش قرار گرفتند؛ یعنی تا نقطه گسیختگی کشیده شدند تا مشخص شود چه میزان انرژی را می‌توانند جذب کنند.

نتایج نشان داد که تنها ماده‌های بالغ، ابریشمی واقعا استثنایی تولید می‌کنند؛ ابریشمی که به طور قابل توجهی سخت‌تر و مقاوم‌تر است و در برابر کشش اولیه (سفتی) مقاومت بیشتری دارد. در مقابل، تمام نر‌ها و ماده‌های نابالغ ابریشمی ضعیف‌تر تولید می‌کنند که بسیار آسان‌تر کش می‌آید و در نتیجه، توان کافی برای جذب انرژی بالای طعمه‌های بزرگ را ندارد.

تیم پژوهش در مقاله خود نوشته است: «مطالعه ما نشان می‌دهد که چقرمگی استثنایی ابریشم MA درعنکبوت جنس Caerostris محدود به ماده‌های بالغ است و در افراد نابالغ یا نر‌ها مشاهده نمی‌شود. افزایش چقرمگی در ابریشم MA ماده‌های بالغ Caerostris با این فرضیه همخوانی دارد که عنکبوت‌های گردباف بزرگتر ـ به ویژه گونه‌هایی با تار‌های نامتراکم‌ترـ تحت فشار انتخاب طبیعی برای تولید تار‌هایی قرار دارند که توان به دام انداختن طعمه‌های بزرگ‌تر را داشته باشد».

هزینه کیفیت

این یافته‌ها نمونه‌ای از «انعطاف‌پذیری رشدی» (ontogenetic plasticity) است؛ یعنی شیوه‌ای که موجودات زنده در طول رشد خود به تغییرات محیطی پاسخ می‌دهند. در نتیجه، عنکبوت‌های درختی ویژگی‌های ابریشم خود را بر اساس اندازه بدن و مرحله زندگی تغییر می‌دهند. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که این تفاوت‌ها به این علت وجود دارد که تولید ابریشمی با چقرمگی بسیار بالا از نظر متابولیک پرهزینه است.

بر همین اساس، افراد نابالغ و نر‌ها با تولید ابریشمی ضعیف‌ترـ که همچنان برای گرفتن و به دام انداختن بخشی از طعمه‌ها کافی است ـ از پرداخت این هزینه متابولیک اجتناب می‌کنند.

اما هنگامی که ماده‌ها به اندازه کامل بزرگسالی می‌رسند، تولید ابریشم فوق‌محکم را آغاز می‌کنند؛ ابریشمی که برای پشتیبانی از تار‌های عظیم آنها و مهار طعمه‌های بزرگی که باید شکار کنند، ضروری است.