Ši istorija buvo papasakota tūkstančiuose „Marvel“komiksų, šimtuose animacinių filmų serialų ir keliose „kasose“apie „Žmogų-vorą“ir jo išnaudojimus. Vien žaidimų apie herojų buvo sukurta mažiausiai penkiasdešimt, o visai neseniai - „Sony“išleisto žaidimo „Žmogus-voras“iš studijos „Insomniac Games“premjera, kuris žiūrovams parodo ir žmogaus Žmogus-voras, ir paties Peterio Parkerio gyvenimą.
„Marvel Universe“pastatytas pagal fantastinį spektaklį. Fantazijos pasaulyje nebūtinai galioja mūsų fizikos dėsniai, todėl Žmogaus voras sugebėjimams nereikia mokslinių įrodymų, nors jie pagrįsti mokslu ir yra perdėta realių mokslinių faktų versija. Pasak pasakojimo, Peteris Parkeris įgijo savo galias per švitinto voro nuodus. Jie suteikė jam antžmogišką judrumą ir greitį, reakciją bei jėgą ir ilgainiui paskatino išsiugdyti dar įspūdingesnius sugebėjimus, įskaitant naktinį matymą ir nuostabų kvapą.
- „Salik.biz“
Polimerų stiprumas
Pagrindinis „Spider-Man“pranašumas, neabejotinai, buvo galimybė išlaisvinti lipnių ir neįtikėtinai patvarių vorinių tinklų siūlus. Jei nepaisysime oro pasipriešinimo ir „šūvį“laikysime griežtai vertikaliu, tuomet galime įvertinti voratinklio gijų greitį: v = (2gh), tai yra, v = (2 * 9,8 m / s2 * 100 m) = 44 m / s, arba apie 160 km / h. Ir nors tai yra net mažesnis nei kulkos ar bent garso greitis, tam reikalinga energija negali sužavėti. Sunku įsivaizduoti, kaip organizmas galėtų tai gauti be papildomo dirbtinio šaltinio.
Tačiau „Žmogus-voras“gijų tvirtumas yra gana „mokslinis“: voratinklis yra vienas stipriausių planetos polimerų. Jo tempiamasis įtempis yra apie 1000 MPa, o „Araneus diadematus“vorų rėmo sriegis siekia 2700 MPa. Toks rodiklis yra ne vien tik geriausių aukšto anglies plieno rūšių. Todėl jau 3 mm „Spider-Man“laidas (kurio stiprumas siekia 1000 MPa) gali atlaikyti didesnę nei 7000 N apkrovą ir susidoroti su kroviniu, sveriančiu iki 720 kg - arba su normalaus žmogaus svoriu net esant stipriam pagreičiui kritimo metu.
Voratinklio tinklą išskiria specializuotos liaukos, esančios užpakalinėje pilvo dalyje, o tas pats gyvūnas gali turėti kelių tipų liaukas, kurios sukuria tinklą, turintį skirtingas savybes. Bet kokiu atveju, kalbant apie cheminę sudėtį, tai yra specialus baltymas, labai artimas šilko baltymui. Jo grandinėse gausu glicino (mažiausia iš aminorūgščių, jis suteikia lankstumo polimero sruogoms) ir serino (vienintelė gyvų organizmų aminorūgštis, kurioje yra sieros, gebančios sudaryti papildomus ryšius, kurie stiprina baltymo formą). O atskiruose baltymų skyriuose yra išskirtinai didelis trečiosios aminorūgšties - alanino - kiekis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Atrodytų, kodėl mums reikia visų šių detalių? Tačiau būtent jie sukuria ypatingą voratinklinių baltymų-spidroinų mikrostruktūrą: alanino regionai sudaro tankiai supakuotus kristalinius regionus, o glicino regionai - amorfinius, elastinius ryšius tarp jų. Džiovinant ore, visa konstrukcija sukietėja ir suformuoja siūlą, iš kurio voras pynė savo tinklo dalis. Šis procesas yra sunkus, tačiau vis tiek žiniatinklio sintezė yra dar sunkesnė. Vorai išleidžia tiek daug resursų, kad pagamintų vorinius, todėl dažnai patys valgo senus ir pažeistus siūlus, kad galėtų juos pakartotinai panaudoti.
Svetimas internetas
Mėginimai „sutramdyti“internetą ir gauti jį laboratorijoje, o vėliau pramoniniu mastu, nesustojo daugelį dešimtmečių. Per tą laiką buvo galima identifikuoti ir išskirti vorų geną iš vorų ir perduoti jį kitiems organizmams, todėl šiandien baltyminį polimerą galima išskirti ne tik iš specialiai užaugintų šilkaverpių ar vorų, bet ir iš E. coli bakterijų, genetiškai modifikuotų tabako ir bulvių augalų ir net nuo … ožkos pienas yra gyvūnai, nešantys vorinių baltymų geną. Pagrindinė techninė šios srities problema iš tikrųjų yra siūlų pynimas iš šio vertingo ištekliaus.
Vorai naudoja ypač sudėtingą voratinklio liaukų sistemą: skirtingai nuo to paties pieno, iš nagų ir plaukų, šiai medžiagai reikia subtilaus, lygaus papuošalų sintezės proceso. „Spidroin“turi būti paleistas griežtai apibrėžtu mažu greičiu ir tam tikru momentu įsitvirtinti, esant reikiamam sukietėjimo etapui. Todėl kai kurių vorų liaukos yra nepaprastai sudėtingos, jose yra keli atskiri rezervuarai, skirti nuosekliam tinklo „brendimui“ir jo formavimui. Sunku net įsivaizduoti, kaip „Žmogus-voras“galėtų tai pinti 150 km / h greičiu. Bet tiesiog sintetinti spidroiną ateities žmogus bus gana pajėgus.
Ne, įkandimais nėra perduodami panašūs genai, nesvarbu, ar tai paprastas gyvūnas, ar net radioaktyvus voras. Net pats „sukeltas“spinduliavimas, kuris galėjo išsilaikyti po vorą, kuris išgyveno kietą radiaciją, vargu ar sugebės pasiekti mums rimtą lygį - nebent jo nuodus sudarė grynas plutonis. Ir „mutageniniai fermentai“vargu ar būtų davę Peteriui Parkeriui būtinų supervalstybių. Kiek mes žinome, tokie žmonės gamtoje neegzistuoja: mūsų kūnas, priešingai, nuolat kovoja su atsitiktinėmis mutacijomis, o visos baltymų armijos nuolatos užsiima „taisymu“pažeistą DNR. Dėl šių baltymų slopinimo padidėja mutacijų lygis, tačiau greičiausiai Peteris Parkeris tiesiog numirtų nuo kai kurių vėžio formų, kurias užklumpa atsitiktinės mutacijos.
Vargu ar įmanoma gauti reikalingų spidroino baltymų genus įkandimo metu. Norėdami tai padaryti, tam tikras DNR fragmentas turi ne tik patekti į kūną, bet ir vengti imuninės sistemos priepuolio, tuo pačiu prasiskverbdamas į ląstelės membraną, po to branduolinę membraną - ir galiausiai integruotis į aktyvią kai kurios chromosomos sritį. Sunku įsivaizduoti, kad tai įvyko atsitiktinai - virusai pagerino šį paprastą įgūdį milijardus metų ir daugybę kartų. Todėl virusai gali suteikti vilties, kad kada nors mokslas Parkerio savanorį pavers panašiu į tikrą žmogų-vorą.
Energetika ir nanotechnologijos
Iš tiesų 2010 m., Kai buvo gautos ožkos, gaminančios pieną su „voratinklio“baltymais, mokslininkai genams perduoti naudojo modifikuotus virusus. Negalėdami pakenkti ląstelei, jie vis dėlto išsaugojo galimybę prie jo prisirišti ir įnešti į dirbtinį spidroino geno analogą. Beje, tokiu būdu gautas polimeras buvo austas į ypač patvarią medžiagą, kurią „Nexia Biotechnologies“reklamuodavo pagal prekės ženklą „BioSteel“, tačiau gamybos procesas niekada nebuvo parodytas ekonomiškai pagrįstomis sąnaudomis ir mastu, todėl šiandien įmonė bankrutavo. Bet mes atsiribojome.
DNR fragmentai, reikalingi spidroino sintezei, buvo įnešti į ožkas vienaląsčių embrionų stadijoje. Vėliau šie genai buvo rasti visose susidariusio organizmo dukterinėse ląstelėse, nors mokslininkai juos integravo į tą genomo dalį, kuri buvo aktyvi tik ląstelėse, užsiimančiose motinos pieno sinteze. Jei norime Peterį Parkerį paversti žmogumi-voru, bus daug sunkiau. Pirmiausia, taikinio genas turi atsirasti suaugusio organizmo chromosomose, iš karto daugybėje suformuotų ląstelių tam tikrose odos vietose ir visur integruotis į norimą sritį.
Teoriškai tai gali leisti naujausios technologijos, kurios dabar išgyvena įvairius studijų ir laboratorinių tyrimų etapus, ir keletas idėjų, kurios lieka tolimesnės ateities tema. Visų pirma patobulintas CRISPR / Cas metodas žada tikslią genų integraciją į norimas chromosomų sritis. Tam naudojamas specialus bakterijų fermentų ir RNR rinkinys, kad būtų galima išpjaustyti DNR grandinę tam tikroje vietoje. Pačios ląstelės fermentai iš karto skuba taisyti šį dirbtinį pažeidimą ir panaudoja pirmąjį kartu esantį „pleistrą“- paprastai tai yra geno fragmentas, kurį žmonėms reikia įvesti kartu su „Cas“baltymais.
Retrovirusai gali pernešti visą molekulių rinkinį, kaip buvo padaryta su ožkomis. O nanotechnologijos leis viruso dalelių apvalkalus aprūpinti elementais, pavyzdžiui, reaguojantiems į magnetinį lauką, siekiant griežtai suaktyvinti genų modifikaciją būtinose suaugusiojo Peterio Parkerio ląstelėse. Sunkiau įsivaizduoti, kaip iš jo odos ląstelių ir, matyt, iš prakaito bei riebalinių liaukų būtų galima gauti arachnoidines liaukas, išdėstytas daug sudėtingiau ir veikiančias kitaip. Tačiau pagrindinė problema išlieka metabolizmas.
Kaip ir paukščių skrydis, gyvatės nuodai ar žmonių smegenys, žiniatinklis yra stebėtinai sudėtinga adaptacija, tikras evoliucijos šedevras, užtikrinęs didelės grupės gyvūnų sėkmę. Bet smegenys, skrydis ir toksinų bei voratinklių sintezė yra adaptacijos, kurios yra labai brangios organizmui. Eksperimentai su Australijos viperų giminaičiais parodė, kad įkandę jie turi padidinti metabolizmą beveik 70%, kad pamažu atsistatytų baltymų nuodai. Kiek turėtų padidėti žmogaus metabolizmas, kad jis susintetintų šimtus metrų storio tinklo virvės? Kiek jam reikia maisto ir kiek turi būti kalorijų? Panašu, kad visi šie samprotavimai užbaigia mūsų svajones apie tikrą žmogų-vorą.
Vietoj papildomo žodžio
Net jei norėtume tik pritraukti žmogų, kuris po truputį gali sintetinti voratinklius, vien Peterio Parkerio pridėjimo spidroino geno nepakaks. Tos pačios pastabos galioja ir mūsų atveju. Mes turėsime jame išauginti vorų liaukas, suteikti jam padidintą medžiagų apykaitą, o tai suteiks jam papildomą greitį, judrumą ir pusiausvyrą - ir energijos žiniatinklio sintezei. Vargu, ar tai įmanoma mūsų kūno rėmuose, ir mažai tikėtina, kad tokie eksperimentai kada nors bus atlikti. Bet patys voratinklinių polimerų galia anksčiau ar vėliau ateis į mūsų tarnybą, ir mes gausime naują nuostabią medžiagą sunkiems ir lengviems drabužiams, kabelius, vaistams ir sudėtingai optikai. Galbūt tokie produktai neatrodys tokie įspūdingi kaip fantastinis Žmogus-voras, tačiau jie tikriausiai išgelbės gyvybes.