Kisah ini telah diceritakan dalam beribu-ribu komik Marvel, ratusan siri kartun dan beberapa filem blockbusters mengenai Spider-Man dan eksploitnya. Hanya permainan mengenai pahlawan yang dibuat sekurang-kurangnya lima puluh, dan baru-baru ini perdana permainan "Spider-Man" dari studio Insomniac Games, yang diterbitkan oleh Sony, yang menunjukkan kehidupan penonton Spider-Man dan Peter Parker sendiri.
Marvel Universe didasarkan pada persembahan fantasi. Dalam dunia fantasi, undang-undang fizik kita tidak semestinya berlaku, jadi kemampuan Spider-Man tidak memerlukan bukti saintifik, walaupun berdasarkan sains dan versi yang berlebihan dari fakta saintifik yang nyata. Menurut cerita, Peter Parker memperoleh kekuatannya melalui racun labah-labah yang disinari. Mereka memberinya kelincahan dan kepantasan, reaksi dan kekuatan super manusia, dan seiring waktu membawa kepada pengembangan kemampuan yang lebih mengagumkan, termasuk penglihatan malam dan aroma yang luar biasa.
Kekuatan polimer
Kelebihan utama Spider-Man, tidak diragukan lagi, adalah kemampuan melepaskan benang jaring labah-labah yang melekit dan sangat tahan lama. Sekiranya kita mengabaikan rintangan udara dan menganggap "tembakan" tegak tegak, maka kita dapat menganggarkan kelajuan benang labah-labah: v = (2gh), iaitu, v = (2 * 9,8 m / s2 * 100 m) = 44 m / s, atau lebih kurang 160 km / j. Dan walaupun ini lebih kecil daripada kecepatan peluru atau sekurang-kurangnya suara, tenaga yang diperlukan untuk ini tidak dapat terkesan. Sukar untuk membayangkan bagaimana tubuh dapat memperolehnya tanpa sumber tiruan tambahan.
Tetapi kekuatan benang Spider-Man cukup "saintifik": jaring labah-labah adalah salah satu polimer terkuat di planet ini. Kekuatan tegangannya adalah sekitar 1000 MPa, dan pada utas bingkai labah-labah Araneus diadematus mencapai 2700 MPa. Petunjuk seperti itu berada di luar kekuatan keluli berkarbon tinggi yang terbaik. Oleh itu, sudah ada kabel Spider-Man 3 mm (dengan kekuatannya 1000 MPa) yang mampu menahan beban lebih dari 7000 N dan dapat menampung beban yang beratnya hingga 720 kg - atau dengan berat orang normal walaupun dengan percepatan kuat pada musim gugur.
Jaring labah-labah dirembeskan oleh kelenjar khusus di bahagian belakang perut, dan haiwan yang sama mungkin mempunyai beberapa jenis kelenjar yang membuat jaring dengan sifat yang berbeza. Bagaimanapun, dari segi komposisi kimia, ini adalah protein khas, sangat dekat dengan protein sutera. Rantainya kaya dengan glisin (terkecil dari asid amino, ia memberikan kelenturan kepada helai polimer) dan serin (satu-satunya asid amino dalam organisma hidup yang mengandungi sulfur, yang mampu membentuk ikatan tambahan yang menguatkan bentuk protein). Dan bahagian protein masing-masing mengandungi sejumlah besar asid amino ketiga, alanin.
Video promosi:
Nampaknya, mengapa kita memerlukan semua butiran ini? Walau bagaimanapun, merekalah yang membuat struktur mikro khas protein labah-labah-spidroin: kawasan alanin membentuk kawasan kristal yang padat, dan wilayah glisin - ikatan amorf, elastik di antara mereka. Mengeringkan udara, seluruh struktur mengeras dan membentuk benang dari mana labah-labah menenun bahagian jaringnya. Proses ini sukar, tetapi bagaimanapun, sintesis web lebih sukar. Labah-labah menghabiskan banyak sumber untuk pengeluaran spidroin sehingga mereka sering memakan benang lama dan rosak sendiri untuk menggunakannya semula.
Web Alien
Percubaan untuk "menjinakkan" web dan membuatnya di makmal, dan kemudian pada skala industri, tidak berhenti selama beberapa dekad. Selama ini, adalah mungkin untuk mengenal pasti dan mengasingkan gen spidroin dari labah-labah dan memindahkannya ke organisma lain, sehingga hari ini adalah mungkin untuk mengekstrak polimer protein bukan sahaja dari cacing sutera atau labah-labah yang ditanam khas, tetapi juga dari bakteria E. coli, tanaman tembakau dan kentang yang diubahsuai secara genetik, dan bahkan dari … susu kambing adalah haiwan yang membawa gen protein labah-labah. Masalah teknikal utama dalam bidang ini adalah, sebenarnya, tenunan benang dari sumber berharga ini.
Labah-labah menggunakan sistem kelenjar jaring labah-labah yang sangat kompleks: tidak seperti susu yang sama, dari kuku dan rambut, bahan ini memerlukan proses sintesis perhiasan yang halus. Spidroin mesti dilepaskan pada kelajuan rendah yang ditentukan dengan ketat dan terjalin pada waktu tertentu, berada di tahap pengerasan yang diperlukan. Oleh itu, kelenjar sebilangan labah-labah sangat kompleks, mengandungi beberapa takungan berasingan untuk "pematangan" berurutan dan pembentukannya. Sungguh sukar untuk membayangkan bagaimana Spider-Man dapat menenunnya dengan kelajuan 150 km / jam. Tetapi hanya untuk mensintesis spidroin lelaki masa depan akan cukup mampu.
Tidak, seperti gen disebarkan dengan gigitan, sama ada haiwan biasa atau labah-labah radioaktif. Bahkan radiasi "disebabkan" itu sendiri, yang dapat bertahan dalam gigitan labah-labah yang bertahan dari radiasi keras, tidak mungkin dapat mencapai tahap yang serius bagi kita - kecuali racunnya terdiri daripada plutonium tulen. Dan "enzim mutagenik" hampir tidak akan memberi Peter Parker kuasa besar yang diperlukan. Sejauh yang kita ketahui, orang-orang seperti itu tidak ada di alam: tubuh kita, sebaliknya, selalu melawan mutasi rawak, dan seluruh pasukan protein sentiasa sibuk "memperbaiki" DNA yang rosak. Penindasan terhadap kerja protein ini meningkatkan tahap mutasi - tetapi dalam kes ini, kemungkinan besar Peter Parker akan mati kerana salah satu barah, yang penuh dengan mutasi rawak.
Sangat mustahil untuk mendapatkan gen protein spidroin yang kita perlukan dengan gigitan. Untuk melakukan ini, serpihan DNA tertentu tidak hanya boleh masuk ke dalam tubuh, tetapi juga menghindari serangan sistem kekebalan tubuh, sambil menembusi membran sel, kemudian membran nuklear - dan, akhirnya, menyatu ke kawasan aktif beberapa kromosom. Sukar untuk membayangkan bahawa ini berlaku secara tidak sengaja - virus telah mengasah kemahiran sederhana ini selama berbilion tahun dan banyak generasi. Oleh itu, virus inilah yang dapat memberikan harapan bahawa suatu hari nanti sains akan menjadikan sukarelawan Parker menjadi sesuatu seperti Spider-Man yang sebenar.
Tenaga dan nanoteknologi
Memang, pada tahun 2010, ketika kambing diperoleh yang menghasilkan susu dengan protein spiderweb, para saintis menggunakan virus yang diubah untuk memindahkan gen. Tidak dapat membahayakan sel, mereka tetap memiliki kemampuan untuk melekat padanya dan menyampaikan analog buatan gen spidroin di dalamnya. Ngomong-ngomong, polimer yang diperoleh dengan cara ini ditenun menjadi bahan yang sangat tahan lama, yang dipromosikan oleh Nexia Biotechnologies di bawah tanda dagang BioSteel, tetapi proses pengeluaran tidak pernah dibawa ke kos dan skala yang dibenarkan secara ekonomi, sehingga hari ini syarikat itu muflis. Tetapi kami terganggu.
Fragmen DNA yang diperlukan untuk sintesis spidroin diperkenalkan ke dalam kambing pada tahap embrio uniselular. Selepas itu, gen ini terdapat di semua sel anak dari organisma yang terbentuk, walaupun para saintis mengintegrasikannya ke dalam bahagian genom yang hanya aktif dalam sel yang terlibat dalam sintesis susu ibu. Sekiranya kita mahu mengubah Peter Parker menjadi Spider-Man, itu akan menjadi lebih sukar. Pertama, gen sasaran mesti muncul dalam kromosom organisma dewasa, sekaligus dalam banyak sel yang terbentuk di kawasan kulit tertentu, dan di mana sahaja bergabung ke kawasan yang diinginkan.
Secara teori, teknologi terkini, yang kini melalui berbagai tahap kajian dan ujian makmal, dapat memungkinkan ini, ditambah dengan beberapa idea yang masih menjadi masalah masa depan yang lebih jauh. Khususnya, kaedah CRISPR / Cas yang diperbaiki menjanjikan penyatuan gen yang tepat ke kawasan kromosom yang diinginkan. Ia menggunakan sekumpulan khas enzim bakteria dan RNA untuk membuat potongan pada helai DNA di lokasi tertentu. Enzim sel sendiri segera membaiki kerosakan buatan ini dan menggunakan "tampalan" pertama yang muncul - biasanya serpihan gen yang perlu diperkenalkan orang bersama dengan protein Cas.
Retrovirus dapat menyediakan pengangkutan untuk pengiriman seluruh molekul, seperti yang telah dilakukan dengan kambing. Dan nanoteknologi memungkinkan untuk melengkapkan cangkang zarah virus dengan unsur-unsur, misalnya, bertindak balas terhadap medan magnet, untuk mengaktifkan pengubahsuaian gen dengan ketat pada sel yang diperlukan dari Peter Parker dewasa. Lebih sukar untuk membayangkan bagaimana dari sel-sel kulitnya dan, nampaknya, dari peluh dan kelenjar sebum, mungkin untuk mendapatkan kelenjar arachnoid, disusun dengan lebih kompleks dan berfungsi secara berbeza. Tetapi metabolisme tetap menjadi masalah utama.
Seperti penerbangan burung, racun ular, atau otak manusia, web adalah penyesuaian yang sangat kompleks, sebuah karya evolusi sejati yang telah memastikan kejayaan sekumpulan besar haiwan. Tetapi otak, dan penerbangan, dan sintesis racun dan sarang laba-laba adalah penyesuaian yang sangat mahal untuk tubuh. Eksperimen dengan saudara viper Australia menunjukkan bahawa setelah digigit, mereka mesti meningkatkan kadar metabolisme mereka hampir 70% untuk memulihkan bekalan racun protein secara beransur-ansur. Berapa banyak metabolisme seseorang harus meningkat agar dia mensintesis tali jaring tebal beratus-ratus meter? Berapa banyak makanan yang dia perlukan dan berapa kalori yang tinggi? Nampaknya semua pertimbangan ini mengakhiri impian kita untuk menjadi Spider-Man yang sebenar.
Bukan kata akhir
Walaupun kita hanya mahu mendapatkan orang yang dapat mensintesis sarang laba-laba sedikit demi sedikit, menambahkan gen spidroin ke Peter Parker tidak akan mencukupi. Pernyataan yang sama berlaku dalam kes kami. Kita harus menumbuhkan kelenjar labah-labah di dalamnya, memberinya metabolisme yang meningkat, yang akan memberinya kelajuan, ketangkasan dan keseimbangan tambahan - dan tenaga untuk sintesis jaring. Tidak mungkin perkara ini berlaku dalam kerangka badan kita, dan tidak mungkin eksperimen seperti ini dapat dilakukan. Tetapi kekuatan polimer jaring labah-labah itu sendiri lambat laun akan datang ke perkhidmatan kami, dan kami akan mendapat bahan baru yang luar biasa untuk pakaian berat, ringan, kabel, untuk perubatan dan optik canggih. Mungkin, produk seperti itu tidak akan kelihatan hebat seperti Spider-Man yang hebat, tetapi produk tersebut mungkin akan menyelamatkan nyawa.
