Как устроен Человек-Паук и могут ли в будущем появиться сверхлюди?
Эта история была рассказана в тысячах комиксов Marvel, в сотнях мультипликационных серий и нескольких кассовых блокбастерах о Человеке-Пауке и его подвигах. Одних только игр про героя было создано не меньше полусотни, а совсем недавно состоялась премьера игры «Человек-Паук» от студии Insomniac Games, изданная в Sony, которая показывает зрителям жизнь и Человека-Паука, и самого Питера Паркера.
Вселенная Marvel основана на фантастическом представлении. В фантастическом мире не обязательно действуют наши законы физики, поэтому способности Человека-Паука не требуют научных доказательств, хоть они и базируются на науке и являются гиперболизированной версией настоящих научных фактов. Согласно истории, Питер Паркер приобрел свои способности через яд облученного паука. Они наделили его сверхчеловеческой ловкостью и скоростью, реакцией и силой, а со временем привели к развитию еще более впечатляющих способностей, включая ночное зрение и замечательный нюх.
Сила полимеров
Главным достоинством Человека-Паука, несомненно, стала возможность выпускать нити липкой и невероятно прочной паутины. Если игнорировать сопротивление воздуха и считать «выстрел» строго вертикальным, то можно оценить скорость вылета паутинных нитей: v = (2gh), то есть v = (2 * 9,8 м/с2 * 100 м) = 44 м/с, или около 160 км/ч. И хотя это еще меньше скорости пули или хотя бы звука, энергия, которая для этого требуется, не может не впечатлять. Трудно представить, как тело могло бы добыть ее без дополнительного искусственного источника.
Зато прочность нитей Человека-Паука вполне «научна»: паучья паутина — один из самых крепких полимеров на планете. Ее прочность на разрыв составляет порядка 1000 МПа, а у каркасной нити пауков Araneus diadematus достигает 2700 МПа. Такой показатель не под силу и лучшим маркам высокоуглеродистой стали. Поэтому уже 3-миллиметровый трос Человека-Паука (принимая ее прочность за 1000 МПа) способен выдержать нагрузку более 7000 Н и справиться с грузом массой до 720 кг — или с весом нормального человека даже при сильном ускорении в падении.
Паутина паукообразных выделяется специализированными железами в задней части брюшка, причем у одного и того же животного может иметься несколько типов желез, создающих паутину с разными свойствами. Но в любом случае по химическому составу это особый белок, очень близкий к белку шелка. Его цепочки богаты глицином (самой небольшой из аминокислот, она обеспечивает нитям полимера гибкость) и серином (единственной аминокислотой живых организмов, содержащей серу, которая способна образовывать дополнительные связи, укрепляющие форму белка). А отдельные участки белка содержат исключительно много третьей аминокислоты, аланина.
Казалось бы, к чему нам все эти детали? Однако именно они создают особую микроструктуру паутинных белков-спидроинов: аланиновые участки образуют плотно упакованные кристаллические области, а глициновые — аморфные, эластичные связи между ними. Высыхая на воздухе, вся конструкция упрочняется и образует нить, из которой паук плетет части своей паутины. Процесс это тяжелый, но все-таки синтез паутины — еще тяжелее. На производство спидроинов пауки тратят так много ресурсов, что зачастую сами съедают старые и поврежденные нити, чтобы использовать их повторно.