At løbe ind i et uset edderkoppespind i skoven kan være skræmmende nok, men hvad nu hvis du skulle bekymre dig om, at et edderkoppespind - og edderkoppen - blev kastet efter dig? Det er, hvad der sker med insekter i Amazonas regnskove i Peru, hvor en lille slangeedderkop sender et spind - og sig selv - for at fange intetanende fluer og myg.
Forskere ved Georgia Institute of Technology har produceret, hvad der kan være den første kinematiske undersøgelse af, hvordan denne fantastiske edderkoppdyr lagrer nok energi til at frembringe en acceleration på 1.300 meter/sekund2 - 100 gange accelerationen af en gepard. Den acceleration frembringer hastigheder på 4 meter i sekundet og udsætter edderkoppen for kræfter på cirka 130 Gs, mere end 10 gange, hvad jagerpiloter kan modstå uden at få blackout.
Den peruvianske edderkop og dens fætre skiller sig ud blandt spindlere for deres evne til at lave eksterne værktøjer - i dette tilfælde deres spind - og bruge dem som fjedre til at skabe ultrahurtige bevægelser. Deres evne til at holde en fjeder klar til affyring i timevis, mens de venter på en myg, der nærmer sig, tyder på endnu et fantastisk værktøj: en låsemekanisme til at udløse fjederen.
"I modsætning til frøer, fårekyllinger eller græshopper er slynge-edderkoppen ikke afhængig af, at dens muskler hopper virkelig hurtigt," sagde Saad Bhamla, en assisterende professor ved Georgia Tech's School of Chemical and Biomolecular Engineering, som studerer ultrahurtige organismer. "Når den væver et nyt spind hver nat, skaber edderkoppen en kompleks, tredimensionel fjeder. Hvis man sammenligner denne naturlige silkefjeder med kulstofnanorør eller andre menneskeskabte materialer med hensyn til effekttæthed eller energitæthed, er det ordrer på størrelse kraftigere."
Undersøgelsen, støttet af National Science Foundation og National Geographic Society Foundation, blev offentliggjort den 17. august i tidsskriftet Current Biology. At forstå, hvordan netsilke lagrer energi, kan potentielt give nye strømkilder til små robotter og andre enheder og føre til nye anvendelser for det robuste materiale, siger forskerne.
Slingshot-edderkopper, kendt under det videnskabelige slægtsnavn Theridiosomatid, bygger tredimensionelle koniske baner med en spændingslinje fastgjort til midten. Det peruvianske medlem af den edderkoppefamilie, som er omkring 1 millimeter i længden, trækker i spændingslinjen med sine forben for at strække strukturen, mens de holder fast i nettet med de bagerste ben. Når den fornemmer et måltid inden for rækkevidde, sender edderkoppen nettet og sig selv mod en flue eller myg.
Hvis lanceringen lykkes, pakker edderkoppen hurtigt sit måltid ind i silke. Hvis edderkoppen bommer, trækker den blot i spændingslinjen for at nulstille nettet til næste mulighed.
"Vi tror, at denne tilgang sandsynligvis giver edderkoppen fordelen ved hurtighed og overraskelse, og måske endda effekten af at bedøve byttet," bemærkede Symone Alexander, en postdoc-forsker i Bhamlas laboratorium. "Edderkopperne er bittesmå, og de går efter hurtigtflyvende insekter, der er større end de er. For at fange en, skal du være meget, meget hurtigere, end de er."
Slingshot-edderkopper blev beskrevet i en publikation fra 1932 og for nylig af Jonathan Coddington, nu en senior forskningsentomolog ved Smithsonian Institution. Bhamla har en interesse i hurtige, men små organismer, så han og Alexander arrangerede en tur for at studere det slyngende væsen ved hjælp af ultrahurtige kameraer til at måle og registrere bevægelsen.
"Vi ønskede at forstå disse ultrahurtige bevægelser, fordi de kan tvinge vores perspektiv til at ændre sig fra at tænke på geparder og falke som de eneste hurtige dyr," sagde Bhamla. "Der er mange meget små hvirvelløse dyr, der kan opnå hurtig bevægelse gennem usædvanlige strukturer. Vi ønskede virkelig at forstå, hvordan disse edderkopper opnår den fantastiske acceleration."
Forskerne rejste seks timer med båd fra Puerto Maldonado til Tambopata Research Center. Der er ingen elektricitet i området, så nætterne er meget mørke. "Vi kiggede op og så en lille rød prik," huskede Bhamla. "Vi var så langt væk fra det nærmeste lys, at prikken viste sig at være planeten Mars. Vi kunne også se Mælkevejen så tydeligt."
Det intense mørke rejser spørgsmålet om, hvordan edderkoppen fornemmer sit bytte og bestemmer, hvor den skal sigte selv. Bhamla mener, at det må bruge en akustisk sanseteknik, en teori, der understøttes af den måde, hvorpå forskerne narrede edderkoppen til at lancere sit spind: De knækkede simpelthen med fingrene.
Ud over at sanse i mørket undrede forskerne sig også over, hvordan edderkoppen udløser frigivelse af nettet. "Hvis et insekt kommer inden for rækkevidde, frigiver edderkoppen et lille bundt silke, som den har skabt ved at kravle langs spændingslinjen," sagde Alexander."Slipning af bundtet styrer, hvor langt nettet flyver. Både edderkoppen og nettet bevæger sig baglæns."
Et andet mysterium er, hvordan edderkoppen tålmodigt holder nettet, mens den venter på, at maden flyver forbi. Alexander og Bhamla vurderede, at det at strække nettet kræver mindst 200 dyn, en enorm mængde energi for en lille edderkop at generere. At holde det i timevis kunne spilde en masse energi.
"At generere 200 dyner ville producere enorme kræfter på edderkoppens små ben," sagde Bhamla. "Hvis belønningen er en myg efter tre timer, er det så det værd? Vi mener, at edderkoppen må bruge et slags trick til at låse sine muskler som en lås, så den ikke behøver at forbruge energi, mens den venter i timevis."
Ud over nysgerrighed, hvorfor rejse til Peru for at studere skabningen? "Slynge-edderkoppen tilbyder et eksempel på aktiv jagt i stedet for den passive, vent på, at et insekt kolliderer med webstrategien, og afslører en yderligere ny funktionalitet af edderkoppesilke," sagde Bhamla."Før dette havde vi ikke tænkt på at bruge silke som en virkelig kraftfuld fjeder."
En anden utilsigtet fordel er at ændre holdningen til edderkopper. Forud for undersøgelsen indrømmer Alexander, at hun var bange for edderkopper. At være omgivet af slangebøsseedderkopper i den peruvianske jungle - og se de fantastiske ting, de laver - ændrede det.
"I regnskoven om natten, hvis du lyser med din lommelygte, ser du hurtigt, at du er fuldstændig omgivet af edderkopper," sagde hun. "I mit hus dræber vi ikke edderkopper længere. Hvis de tilfældigvis er skræmmende og er på det forkerte sted, flytter vi dem sikkert til et andet sted."
Alexander og Bhamla havde håbet på at vende tilbage til Peru denne sommer, men disse planer blev afbrudt af coronavirus. De er ivrige efter at fortsætte med at lære af edderkoppen.
"Naturen gør mange ting bedre, end mennesker kan gøre, og naturen har gjort dem i meget længere tid," sagde hun. "At være ude i marken giver dig et andet perspektiv, ikke kun om hvad naturen laver, men også hvorfor det er nødvendigt."
