对于蜘蛛来说，织造丝网是生存的关键。那些不能织出足够好的丝来捕捉昆虫的蜘蛛，将面临更艰难，甚至不可能获得足够食物的情况。由于蜘蛛遍布世界各地，它们的网对环境的适应性越强，效果就越好。
在4月18日发表在《生态学与进化前沿》杂志上的一项研究中，生物学家发现，使圆网蜘蛛网如此粘稠的胶水，其进化速度实际上比蜘蛛的基因更快。
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“发现生物胶的粘性蛋白质成分，为确定材料属性如何进化打开了大门，”研究合著者、华盛顿和李大学生物学家 Nadia Ayoub 在一份声明中说。“蜘蛛丝纤维和胶水是回答这类问题的绝佳模型，因为它们主要由蛋白质组成，而蛋白质是由基因编码的。”
就像挂毯中的每一根丝线一样，圆网蜘蛛网中的每一根线都在发挥捕捉食物的作用。网的坚固框架在猎物被粘性丝线困住之前吸收了它们的冲击力，以便蜘蛛能够处理它们的食物。一种在蜘蛛的聚合腺中合成的特殊胶水，通过吸收大气中的水分来使网线变得粘稠。胶水应该进行调整，以达到适合蜘蛛生活区域湿度水平的最佳粘性。由于有许多种类的圆网蜘蛛生活在不同的环境中，本研究的团队认为它们的胶水必须适应湿度水平。
为了研究这种胶水适应策略，该团队专注于两个物种——Argiope argentata（银腹蛛）和Argiope trifasciata（带纹蛛）。A. argentata生活在干燥的环境中，是南加州的本土物种。研究人员让它们在实验室里织网，但喂养的食物与它们的天然猎物相当，并比较了自然界中胶滴的体积，以确保它们与在自然界中织网时相同。A. trifasciata生活在世界各地的潮湿环境中，研究团队从野外收集了它们的网。
他们分析了胶水中的蛋白质和胶滴的材料特性，发现来自生活在干燥环境中的A. argentata蜘蛛的胶滴比来自更容易受潮的A. trifasciata蜘蛛的胶滴要小，并且随着局部湿度的增加，吸收的水分也更少。A. argentata的胶水还具有较小的蛋白质核心，占胶滴体积的比例较小，并且从大气中吸收的水分也较少。
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这些蛋白质核心在胶滴中的硬度会影响胶滴的韧性，而A. argentata的蛋白质核心的韧性会随着湿度的升高而降低。A. argentata丝线的胶滴通常更粘，且间距更近。
当研究团队分析胶水中的蛋白质以了解这些材料特性的差异是如何从这些蛋白质产生的时，他们发现蛋白质的比例不同，尽管它们很相似。A. argentata的胶水中存在四种基因的蛋白质产物，而这些基因的产物在A. trifasciata的胶水中不存在。这些额外的蛋白质以及胶水关键的AgSp1和AgSp2蛋白比例更均衡，这可能解释了这种胶水更强的韧性及其较低的吸水能力。
“尽管材料特性存在巨大差异，但这两种物种共享大部分蛋白质成分，”合著者、弗吉尼亚理工大学生物学家 Brent Opell 在一份声明中说。“这些蛋白质的序列在物种之间也很相似，但单个蛋白质的相对丰度不同。改变蛋白质的比例可能是调整生物胶材料特性的快速机制。”
根据该团队的说法，这项研究的一个局限性在于它只考察了两个物种，并且蛋白质与网材料特性之间的关系尚未完全达到规模。为了解决这个问题，该团队正在记录多样化物种的蛋白质成分和材料特性。
对蜘蛛丝及其特性的进一步研究也可能带来更广泛的科学和技术应用。“蜘蛛丝和胶水具有巨大的仿生潜力。蜘蛛制造的胶水具有令人印象深刻的特性，将在工业、医药及其他领域得到应用，”Opell 说。
