Yıllardır bilim insanlarını şaşırtan bu gizem sonunda aydınlandı. Yeni bir araştırma, örümceklerin ürettiği “dragline” ipeğinin neden çelikten daha dayanıklı ve Kevlar’dan daha esnek olduğunu ortaya koydu.
Scitech Daily’de yayımlanan çalışmaya göre örümcek ipeği yalnızca doğal bir lif değil; içeriğindeki özel protein etkileşimleri sayesinde hem olağanüstü dayanıklılık hem de yüksek esneklik sağlayabiliyor. Araştırma, bu özellikleri mümkün kılan moleküler etkileşimleri detaylı biçimde ortaya çıkardı.
Bilim insanları, bu bulguların yalnızca yeni nesil malzemelerin geliştirilmesine ilham vermekle kalmayacağını, aynı zamanda örümcek ağının çok ötesine uzanan biyolojik süreçlere de ışık tutabileceğini belirtti.
Araştırma, örümcek ipeğinin moleküler düzeyde nasıl organize olduğunu ve proteinlerin nasıl bir araya gelerek güçlü ama esnek lifler oluşturduğunu ortaya koydu.
Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) sitesinde yayımlanan ve King’s College London ile San Diego Eyalet Üniversitesi (SDSU) iş birliğiyle yürütülen çalışma, ipek proteinlerinin düzenli şekilde kümelenerek hem dayanıklı hem de esnek bir yapı oluşturduğunu gösterdi.
Araştırmaya göre bazı amino asitler moleküler düzeyde “yapıştırıcı bağlar” gibi davranıyor. Bu sayede proteinler düzenli biçimde birleşerek yüksek gerilime ve ağır yüklere dayanabilen lifler meydana getiriyor.
King’s College London’dan hesaplamalı malzeme bilimi profesörü ve çalışmanın İngiltere ayağını yöneten Chris Lorenz, “Olası uygulama alanları son derece geniş; hafif koruyucu giysilerden uçak parçalarına, biyolojik olarak parçalanabilir tıbbi implantlardan yumuşak robotik sistemlere kadar uzanıyor. Doğa, yüksek performanslı ve daha sürdürülebilir lifler üretmek için ilham verici bir model sunuyor” dedi.
Çelikten güçlü, Kevlar’dan esnek
Örümcek ipeği, çelikten daha güçlü ve Kevlar’dan daha esnek özelliklere sahip. Örümcekler bu ipeği hem ağ örmek hem de hareket etmek için kullanıyor. İpek, örümceğin ipek bezinde sıvı halde bulunan proteinlerin dışarı çıktığında katı liflere dönüşmesiyle oluşuyor.
Araştırma ekibi, arginin ve tirozin adlı amino asitlerin proteinlerin bir araya gelmesini ve güçlü, esnek lifler oluşturmasını sağladığını tespit etti. Bu karmaşık moleküler etkileşimler, sinir ve hormon sinyallemesinde görülen süreçlere benzerlik gösteriyor.
Bu nedenle örümcek ipeğinin incelenmesi, Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıkların moleküler mekanizmalarını anlamaya da katkı sağlayabilir.
Bilim insanları, proteinlerin önce sıvı damlacıklar halinde toplandığını ve ardından liflere dönüştüğünü uzun süredir biliyordu. Ancak bu faz geçişinin ipeğin nihai yapısına nasıl bağlandığı şimdiye kadar net biçimde açıklanamamıştı.
Phys.org sitesi de araştırmaya yer vererek, bu bulguların koruyucu giysiler, uçak bileşenleri, yumuşak robotik sistemler ve ileri malzemeler için yeni kapılar aralayabileceğini vurguladı. Ayrıca çalışma, nörodejeneratif hastalıkların moleküler dinamiklerini anlamak için de yeni bir model sunuyor.