Ткань из паутины паука. Существует ли паучий шелк? Из истории создания паучьего шёлка
Технология, разработанная около ста лет назад французским проповедником, позволила собрать с миллиона мадагаскарских пауков золотистую паутину. Британский историк и американский бизнесмен пустили её на создание самой большой в мире «скатерти» из паучьего шёлка. Редчайший рукодельный шедевр будет выставлен в США и Великобритании.
Искусствовед Саймон Пирс (Simon Peers) и его американский партнёр по бизнесу Николас Гудли (Nicholas Godley) наняли для работы несколько десятков рабочих, которые создали уникальное полотно размером 3,4 на 1,2 метра.
Поставщиками «ниток» стал миллион пауков-кругопрядов (golden orb spider), принадлежащих к роду Nephila . На изготовление куска, пожалуй, самой необычной ткани учёный и предприниматель потратили почти пять лет жизни и около $500 тысяч.
Гудли, американская актриса Хизер Грэм (Heather Graham) и Пирс на открытии выставки в AMNH 23 сентября нынешнего года (было приглашено большое количество и других именитых гостей). В руках у них, конечно же, обычный платок (фото Will Ragozzino).
Гудли впервые приехал на Мадагаскар в 1994 году, где создал небольшую компанию по производству товаров из волокон пальмы рода Raphia . В 1999-м Николас выпустил свою первую коллекцию модных сумок (видимо, из того же материала), а в 2005-м закрыл фабрику и полностью переключился на производство «паучьей ткани» вместе с Пирсом.
Мадагаскарский золотой паук-кругопряд лишь один из 36 видов рода Nephila . Эти пауки водятся в тропиках и известны тем, что плетут крупные золотистые сети (фото AMNH, JohnnyK /Picasa Web).
На создание необычного полотна Гудли вдохновили рассказы о том, как в XIX веке нечто подобное попытался сделать французский управляющий одной из мадагаскарских провинций. Однако Николасу не было доподлинно известно, являются эти рассказы правдой или вымыслом.
Некоторые пауки в ходе эксперимента умирали собственной смертью, но большинство всё же были выпущены на свободу. «Мы, сами того не зная, стали защитниками этих существ, и я очень рад, так как считаю их достойными королевских регалий», – говорит Гудли (фото ppoggio2 /flickr.com).
Вообще-то паучий шёлк не пользуется особой популярностью у жителей Мадагаскара (оно и понятно, ведь «стандартного» тутового шелкопряда выращивать гораздо легче). Однако в XIX веке подданные королевства Мерина (Merina Kingdom) всё же решались работать с ним. Изделия из паутины преподносились членам королевских семей. Появилась даже особая традиция сплетения нитей.
Первым машину для получения шёлка от 24 пауков создал французский проповедник Жакоб Поль Камбуе (Jacob Paul Camboué), который работал с ними в 80-90-х годах XIX века. Однако от его работы не осталось никаких кусков ткани (фото AMNH).
Работа Пирса и Гудли началась с того, что они наняли 70 рабочих собирать близ столицы Мадагаскара Антананариву (Antananarivo) паучих вида Nephila madagascariensis .
Только женские особи создают уникальную в своём роде прочную паутину с золотистым оттенком. Сбор проходил во время сезона дождей, так как членистоногие плодят свои сети только в это время года (что накладывает дополнительные ограничения на процесс производства полотна).
Паучихи часто располагают свои дома меж телефонных и электрических проводов. Иногда паутины вырастают до таких гигантских размеров, что с лёгкостью перекрывают однополосную дорогу (фото Tasumi1968 /flickr.com).
Чтобы создать некое подобие прядильной фабрики, пауков поместили в специальные камеры, где их держали в неподвижном состоянии. Надо сказать, что Nephila madagascariensis не ядовитые, но кусачие. Кроме того, они могут сбежать или поесть друг друга. «Поначалу мы имели 20 женских особей, но вскорости всё заканчивалось тремя, правда, очень толстыми», – рассказывает Пирс.
Так что в конце концов беспокойных тварей изолировали друг от друга, одновременно нарастив количество одновременно обитающих на фабрике особей.
Кстати, «конкурентами» нынешнего шедевра можно считать разве что те два кусочка «паучьей ткани», что хранятся в одном из музеев Лиона. Однако каждый из них в ширину не превышает нескольких сантиметров (фото AMNH и с сайта dailymail.co.uk).
Десять рабочих собирали паутину, свисающую из прядильных органов паучих. С одной особи таким образом можно было получить около 25 метров драгоценного материала.
Пирс отмечает, что четырнадцать тысяч пауков дают примерно 28 граммов паучьего шёлка, а общий вес конечного куска ткани составил аж 1180 граммов!
Паутинный шелк - чудесный материал, обладающий легкостью, эластичностью и удивительной прочностью. Дэн Видмайер (Dan Widmaier), гендиректор Bolt Threads, уверен, что за полученным методами генной инженерии шелком - будущее текстильной индустрии.
В 1709 году Франсуа Ксавье Бон де Сент Илер, президент суда по счетам, пошлинам и финансам в Монпелье во Франции, подарил королю-солнце Людовику XIV пару носков из паутинного шелка, сделанных из сотен тщательно отобранных коконов. «Сейчас единственная сложность - процесс добычи необходимого количества коконов, чтобы сделать что-то стоящее», - написал Бон в письме, адресованному королевскому обществу Британии в том же году. Тремя столетиями позже сложность (не такую уж несущественную) удалось решить, и некоролевские особы впервые получили возможность купить себе предмет одежды из паутинного шелка - галстук, покрашенный в цвет морской волны, выпущенный ограниченным тиражом в пятьдесят экземпляров компанией Bolt Threads, занимающейся .
Конечно, пауки уже давно производят шелк для своих целей. Если верить Полу Хиллиарду, автору книги «Частная жизнь пауков» (Private Life of Spiders) , впервые это было замечено в штате Нью-Йорк на месте раскопок Девонского сланца, которому 380 миллионов лет: в этом месте палеонтологи нашли окаменелую брюшную часть паука, напоминающую лейку душа с двадцатью отверстиями, через которые древние пауки выделяли шелковые волокна, чтобы затем соединить их в одну нить. С тех пор пауки развили семь разных шелковых желез. Самцы пауков-крабов ткут гроздевидный шелк, которым связывают самок перед спариванием; самки ткут трубчатые коконы; пауки-каменщики выделяют особые липкие капельки, с помощью которых создают навесные люки из слоев земли и шелка.
Но самым практичным является похожая на пузырь форма (или каркасная нить), которую пауки задействуют для спуска и укрепления паутин. Вместе эти разные шелка используются в производстве самых разных вещей: водолазных капсул, навесов и даже камуфляжа. «Небольшое неаккуратно выглядящее пятно белого шелка можно принять за птичий помет», - пишет Хиллиард.
Но человеку далеко до искусности самих пауков, если говорить про использование паутинного шелка. Древние греки, по догадкам ученых, использовали коконы в качестве бинтов, а рыбаки Новой Гвинеи сплетали паутину пауков-кругопрядов в сети. В швейной промышленности использовались более слабые нити тутовых шелкопрядов. Бон объяснил это предрассудками человечества насчет «омерзительных насекомых», но правильнее было бы сказать, что пауков оказалось сложно приручить.
Бон замечает, что «разведение молодых пауков в комнате всегда заканчивалось одинаково: они вели себя враждебно и, в конце концов, съедали друг друга». Что досадно, ведь паутинный шелк - чудесный материал. Известный своей прочностью, он может быть крепче стали и более устойчив к разрыву, чем кевлар i Кевлар Прочная ткань из армидового волокна .
Человек может без труда пройти через паучью сеть лишь потому, что каждая нить имеет диаметр в 0,003 миллиметра. Если бы диаметр достигал целого миллиметра, то, по всей видимости, такая паутина смогла бы поймать вертолет так же эффективно, как она сейчас ловит мух.
Паутинный шелк обладает исключительной эластичностью и легкостью. Некоторые шелка могут вытягиваться в пять раз от своей изначальной длины, прежде чем порвутся, а нить достаточно длинная, чтобы окружить Землю, весила бы не больше фунта. Пауки - способные химики, которые часто наделяют свои шелка влагоотводящими и противогрибковыми свойствами.
Привлеченные такой перспективой, некоторые предприимчивые любители шелка попытались пойти по стопам Бона - и все до единого наткнулись на проблему масштаба. Анатом времен гражданской войны, Берт Грин Уайлдер, известный тем, что он первым стал использовать в печати термин «нейрон» (а также коллекционированим мозга в банках), заявил, что смог получить 150 ярдов золотой нити, сплетенных большим пауком-шелкопрядом, во время службы в Фолли-Айленд в Южной Калифорнии.
Воодушевившись, Уайлдер начал разрабатывать машину для изъятия шелка, которая напоминала крохотные средневековые колодки: подвешенная деревянная доска закрепляла голову и лапы паука с одной стороны и брюшко с другой, а ручная катушка извлекала шелк. Это было хитроумное изобретение, но Уайлдер позже признал, что для того, чтобы сшить одно платье, потребуется шелк с пяти тысяч пауков. Прошло сто лет, но наука так и не продвинулась в этой области. В 1982 исследователи из Северокалифорнийского Университета публиковали журналы, описывавшие «аппарат и технику для принудительного изъятия шелка из пауков» -фактически улучшенную версию устройства Уайлдера, в которой можно было разместить дюжины арахнидов.
Полотно из золотой нити. Источник: Ecouterre .
Затем в 90-х наступила революция в генетике, а вместе с ней и возможность наделить менее агрессивные виды ДНК для производства паутинного шелка. Больше не требовалась ферма шелкопрядов; подходили генетически модифицированные кишечная палочка, дрожжи, ростки табака и даже козлы. Остатки стада BioSteel-козлов, профинансированных Министерством обороны, сейчас находятся в Университете Юты, так как компания, разводившая их для производства паутинного шелка, объявила себя банкротом.
Проблема была в том, что даже после вычеркивания живых пауков из уравнения процесс оставался, как говорил Дэн Видмайер, генеральный директор и соучредитель Bolt Threads, «трудоемким». Компания решила производить шелк при помощи пивных дрожжей, получившихся в результате брожения в емкостях из нержавеющей стали с водой и сахаром. Генетическое секвенирование, отвечающее за производство, задействовало две из четырех молекул, составляющих ДНК, и это означало, что процесс был повторяющийся,и его было легко нарушить. Экспериментировать с последовательностями с целью заставить дрожжи выделять разные виды белка шелка было сложно.
Видмайер подсчитал, что Bolt проработала с четырьмя тысячами формул с момента основания в 2009 году. «Затем, когда вы закончили брожение и у вас появился этот прекрасный белок, встает проблема извлечения его в высоком качестве, чтобы затем задействовать белок в качестве сырья для пряжи», - рассказывает он. Другими словами, дрожжи должны были выйти совершенно определенные - чтобы они смогли выделять шелк, иначе Видмайеру и его коллегам пришлось бы собирать отдельные клетки.
Когда белки шелка отделялись от насыщенной сахаром и дрожжами воды в бродильных емкостях, они проходили очистку и превращались в порошок. «Смесь напоминала один из протеиновых напитков», - заметил Видмайер. В порошок затем добавляли раствор, пока он не становился таким же вязким, как резиновый клей; получившаяся масса называется прядильным раствором, и ее можно продавить через фильер, чтобы получить волокна.
В природе паук использует механизм «тяни-толкай», чтобы превратить свой прядильный раствор в нить: внезапное понижение кровяного давления заставляет вязкий белок шелка выйти из отверстий на брюшной полости, затем паук собирает капли в пряди при помощи лап и веса.
«Многие рутинные и затянутые процессы во время пряжи могут пойти не так», - сказал Видмайер. Любые поправки, которые влияют на очистку белка, вязкость, кислотность и температуру, могут превратить прядильный раствор в липкую массу, из которой получатся капельки, а не нити. Поэтому Видмайер гордится, что его компании удалось произвести 50 галстуков, в каждом из которых есть 90 километров каркасной паутинной нити.
Китайцы первыми начали опыты по производству ткани из паутины. И преуспели в этом. Свою исключительно прочную и носкую ткань из паутины они назвали тонг‑хай‑туан‑тсе, нам она более известна под названием «сатин восточного моря».
Но независимо от китайцев и в головы европейцев приходила такая светлая мысль, как изготовление ткани из паутины.
Сохранились исторические записи, что в марте 1665 года луга и заборы вблизи саксонского городка Мерзебурга покрылись великим множеством паутины неведомых пауков и из нее женщины окрестных селений понаделали себе лент и разных украшений. Немного погодя люди научились ткать из паутины ткань - невероятно тонкую и очень дорогую. Только для VIP-персон. Однажды парламент города Монпелье преподнес королю Франции Людовику XIV тончайшие чулки и перчатки , тканные из шелковистых нитей французских пауков.
Такого же изысканного дара удостоилась и законодательница мод в тогдашней Франции, сама Жозефина Богарне - возлюбленная Наполеона.
Возможно, на картине Гийома Летьера царственная Жозефина сминает в руке именно перчатки из паучьего шелка?
Почти столетием позже знаменитый французский натуралист Орбиньи щеголял в панталонах из паутины бразильских пауков. Он носил их долго, а они не снашивались. В них Орбиньи пришел на заседание французской Академии наук. Но французскую Академию панталоны из паутины не удивили: она уже такие диковинки видела и обсуждала даже вопрос о том, стоит ли рекомендовать ткацкой промышленности паутину как пряжу для шелковых полотен.
Академия избрала комиссию, которой поручила подробно изучить реальность и рентабельность паучьего шелководства и шелкопрядения. Реомюр, член этой комиссии, нашел паутину вполне пригодным сырьем для промышленного производства, но решил, что местные, французские, пауки не плетут нитей нужной длины. Он подсчитал (очень скрупулезно), что надобно обработать 522-663 паука, чтобы получить один фунт паутинного шелка. А для промышленного производства потребуются полчища пауков и тучи мух для их пропитания - больше, чем летает их над всей Францией. «Однако, - писал Реомюр, - может быть, со временем удастся найти пауков, которые дают больше шелка, чем те, какие обычно встречаются в нашем государстве».
Пауков таких вскоре и в самом деле нашли в девственных лесах Мадагаскара. Путешественники рассказывали, что одна паучиха за месяц без труда вытягивает из себя три‑четыре километра тончайших нитей. Нить так тонка, что практически невидима, но невероятно прочна - пробковый шлем на ней повиснет и она не рвется; птицы в ней запутываются и гибнут не в силах разорвать тонкую нить!
Этих удивительных пауков назвали нефилами. Природа не поскупилась ни на краски, ни на таланты, необходимые ткачам, и щедро наделила ими нефил. Золотой отблеск нитей дал этим паукам еще одно неофициальное название – пауки-золотопряды.
Уже в наши дни проверили экспериментально прочность паутины нефил. Нить толщиной в одну десятую миллиметра выдерживает 80 граммов (нить шелковичного червя - лишь 4‑15 граммов). Она так эластична, что вытягивается почти на четверть своей длины и не рвется. Ткань из паутины нефилы золотистого цвета удивительно воздушная и легкая; при той же прочности она много тоньше нити шелкопряда, а при той же толщине - много прочнее. Паутину для пряжи собирают из тенет нефил или разматывают их яйцевые коконы. Но лучше тянуть ее прямо из паука, которого сажают в коробочку - из нее торчит лишь кончик его брюшка с паутинными бородавками. Из бородавок вытягивают эластичные нити так же, как разматывают кокон. Таким способом из одного паука можно получить за месяц около четырех тысяч (4000!) метров шелковой нити. Для сравнения - нить, распутанная из кокона шелкопряда, в зависимости от его породы бывает длиной от трехсот до пятисот метров.
Самым изобретательным экспериментатором оказался некий аббат Камбуэ. Исследуя шелкопрядные возможности мадагаскарского паука галаба, этот изобретательный человек сумел так усовершенствовать свое дело, что живых пауков в маленьких выдвижных ящичках «подключал» прямо к ткацкому станку особого образца. Станок тянул из пауков нити и тут же ткал из них тончайший шелк.
Если собрать большое количество этого паучьего «золота», и сделать из него шелковые нити, то можно соткать уникальнейшее полотно натурального золотого цвета. И это именно то, чем занимались последние три года дизайнеры Саймон Пирс (Simon Peers) и Николас Годли (Nicholas Godley).
Их студия расположена в Антананариву, столице Мадагаскара. Взяв себе в помощь около 80 местных умельцев, они соткали и сшили из «золотого» паучьего шелка модное платье-накидку, на сегодняшний день - самое большое изделие из этого уникального природного материала. Три года (по некоторым данным пять лет), сотни тысяч пауков-кругопрядов и много метров бесценной паутины понадобилось инициативной группе, чтобы осуществить свой творческий проект. Результат же превзошел все ожидания.
Заранее отмечу, что пауков никто не истязал и не мучил, их собирали специально обученные люди и помещали в условия, приближенные к естественным. Поскольку паук за сезон может дать ограниченное количество золотой паутины, их отпускали на волю сразу же, как только сезон подходил к концу, принимая новую партию золотопрядов. Кстати, самки золотопряда - крайне агрессивные барышни, хоть и не ядовитые. Они могут нападать друг на дружку, а то и поедать себе подобных, так что время от времени помощники дизайнеров, ответственные за содержание золотоносных насекомых, недосчитывались своих подопечных, но таков уж естественный отбор, непредсказуемый и жестокий.
Собрав необходимое количество золотой пряжи, ее скручивали в нити, следуя специально разработанной технике, а затем ткали полотно, также придерживаясь рекомендаций, сохранившихся с XIX века, когда из паучьего шелка ткали наряды членам королевских фамилий, правителей Мадагаскарских провинций.
Благодаря тончайшей и легчайшей шелковой нити, созданной пауками, вес полотна составил чуть больше килограмма. Ткань расшили символическим узором паучьей тематики, а готовое платье-накидку, сшитое из этой драгоценной ткани, можно видеть в лондонском музее Виктории и Альберта. Несмотря на то что один квадратный метр ткани из паучьего "золота" оценивают в 500 тыс. долларов, уникальный наряд продаже не подлежит.
Давайте помечтаем о невесомой вязаной кофточке, прочной как бронежилет . Как вы думаете из какого волокна можно ее создать? Ни за что не угадаете! Такая кофточка будет связана из пряжи, созданной из паутины !
Пауки плетут паутину для ловчих сетей и уютной норки. Молодые паучки отправляются на паутинке на приключения в дальние дали. А люди в течение столетий пытаются научиться использовать паутину для своих нужд.
Древние китайцы создавали из паутины шелк, Король-Солнце обладал связанными из паучьего шелка чулками и перчатками, французский натуралист д"Орбиньи щеголял в панталонах из паутины.
Прочнее стали, легкая и эластичная, паутина состоит из белковых молекул. Паутина может, не разрываясь, растягиваться на 40% своей длины и настолько легкая, что полкило паутины с лихвой хватит, чтобы обернуть вокруг Земного Шара.
Доказано, что паутина так же обладает антисептическими свойствами и способствует заживлению ран. Крупные пауки рода Нефила знамениты тем, что прядут огромные сети диаметром до 8 метров, которые рыбаки островов Полинезии используют для ловли рыбы. На фотографиях вы как раз видите этих пауков и их сети.
Так почему же пряжа с такими потрясающими свойствами не заполнила полки магазинов? Из-за своей хищной сущности пауков очень трудно разводить в неволе, если вы соберетесь завести паучью ферму, возможно через некоторое время ваши питомцы просто съедят друг друга. Однако, несмотря на трудности, есть смельчаки, создающие паучьи фермы , и японские ученые обещают в скором времени выпустить продукцию, созданную из паутины.
И все-таки, несмотря на все трудности и цену работы, готовые вещи из паучьего шелка существуют. Посмотрите на мантию, которую представили всем желающих на выставке в Лондоне Саймон Пирс и Николас Гудли.
На данный момент это самое крупное изделие из паучьего шелка в мире, а работали мастера над ее созданием более четырех лет. Для этого потребовалось собрать паутину более миллиона паучих.