Diversity and role of spider silk

Abstract

Molekularna osnova paučine su proteinske niti građene od kombinacije aminokiselina. Polipeptidni lanci dobiveni nizanjem aminokiselina dalje tvore trodimenzionalne strukture sve dok ne dobijemo paučinu koja, ovisno o namjeni, može biti različitog sastava. Svaka vrsta predljive žlijezde proizvodi paučinu drugačije strukture i namjene, a ovisno o skupini i vrsti pauka, broj različitih žlijezdi može varirati. Evolucijski nastanak žlijezda nije u potpunosti otkriven. Zbog ektodermalnog podrijetla predljivih žlijezdi teško je reći da se radi o razvitku iz žlijezda kukovlja koja su mezodermalnog podrijetla, pa bismo mogli pretpostaviti da su predljive žlijezde čak mogle nastati de nuovo. Unutar žlijezda proizvodi se proteinska tekućina koja pod tlačnim pritiskom izlazi na površinu preko predljivih bradavica koje se nalaze na abdomenu pauka i u dodiru sa zrakom očvrsne tvoreći niti paučine. Mogućnost proizvodnje paučine ne postoji samo unutar skupine paukova, no za paukove je posebno važna zbog raznolikosti upotrebe paučine, ali i zato što jedino pauci imaju organe posebno namijenjene proizvodnji paučine. U doba kada su pauci evolucijski nastali, bili su vodeni organizmi koji su tek izlaskom na kopno u devonu počeli ubrzano razvijati organe za proizvodnju paučine. Tada je namjena paučine bila primitivna, a i dalje se takva zadržala u određenih recentnih vrsta. No paukove mreže smatramo vrhuncem razvitka, a kao klasičan primjer uvijek se uzimaju sferne mreže i to najčešće mreže pauka križara na čijem primjeru sam detaljnije opisala i sam postupak konstrukcije. Izrada mreže genetički je uvjetovano svojstvo, dakle ne razvija se učenjem. Već su one drevne vrste pokazivale dovoljno potencijala za razvitak takvog ustrojstva ponašanja kasnije u geološkoj prošlosti. A sam dokaz da mreže nisu jedini vrhunac razvitka su i sekundarni gubitak mogućnosti proizvodnje mreže u skupina poput Lycosidae, Pisauridae i Salticidae te brojne druge skupine koje su razvile vrlo neobične načine ulova plijena i upotrebe paučine u neke sasvim druge svrhe. Zbog takve izražene diferencijacije, koja je produkt dugotrajnih adaptivnih radijacija još od razdoblja paleozoika, pauci danas zauzimaju gotovo sve ekološke niše i okoliše. Smatram da je prvenstveno razvitak upotrebe paučine doveo do takve uspješnosti paukova kao skupine, stoga bih se složila sa tvrdnjom M.R. Graya iz 1978. godine da je evolucijski događaj razvitka paučine podjednako važan kao i evolucijska pojava leta u kukaca i toplokrvnosti u kralježnjaka. Osim važnosti takve evolucije za korist samih paukova, također velik potencijal vidim u koristi za čovjeka. Nažalost, pauci i paučina su vrlo slabo proučavano područje znanosti, a mogli bi uvelike pomoći u otkrivanju novih načina izrade tkanina koje bi bile u potpunosti ekološke i sa nepostojećim ili izrazito malim utjecajem na okoliš. Osim toga, mogli bi pomoći i u medicini, tehnologiji i ostalim područjima koja su iznimno velike važnosti za ljudsku populaciju.Molecular fundamentals of spider silk are protein fibers made out of the combination of aminoacids. Polypeptide chains that contain lots of different aminoacids create threedimensional structures until we get the silk which vary in its composition. Every single kind of silk gland produce a different kind of silk and, depending on the species of spider, the total number of silk glands may vary. Evolutionary origins of silk glands are still not completely examined. Because of the ectodermal origin of the silk glands, it's hard to say whether they developed from the coxal glands, which origin is mesodermal, or they appeared de nuovo. Inside of silk glands the protein liquid is being produced which, under the pressure, travels to the spinnerets. Spinnerets are placed on the surface of abdomen and while the protein liquid is being released, the liquid becomes solid, turning into the threads of a spider silk. Spiders are not the only animals that have the ability to produce silk but the reason why they are the most important silk procuders is because of their diversity of silk use and the fact that only spiders have special organs created for silk production. In Devon spiders finally left the underwater life and started to develop special organs for silk production because of a new terrestrial way of life. Former use of silk was rather simple but even some recent species haven't evolved their silk use to some more complex uses. Spider webs are told to be the most complex use of spider silk. The typical example on which I described the whole process of web creating is an orb web made by an orb weaver. Creation of web is genetically determined feature. Those ancient species have already been showing a base for development of spider behavior that we see in recent species. The proof that spider webs are not the final result of evolution are some spiders like Lycosidae, Pisauridae and Salticidae which primarily had the ability to produce webs but lost it due to its development of different ways of prey catching. Because of the expressed differentiation, which is the product of adaptive radiations since Paleozoic, spiders inhabit almost every type of environment and fulfill variety of ecological niches. In my opinion, it was primarily the use of spider silk that caused the evolutionary success of spiders, therefore I'd agree with the assertion of M. R. Gray from 1978 that the evolutionary development of spider silk has been of equal importance as the development of wings in insects and warm-bloodedness in vertebrates. Except the importance of that kind of evolution for spiders, I also see the greatest potential for its human use. Unfortunately, nowadays spiders and their silk are poorly examined but could be of great help in development of new ways of textile production that would be completely ecological and with no or very little impact on environment. It could also be of use in medicine, technology and other sciences which are of great importance for human population