小羅

《哈利·波特》中的巨型蜘蛛

提到蜘蛛，人們的反應(yīng)往往截然不同：有的人會(huì)想起《夏洛特的網(wǎng)》中灰蜘蛛夏洛特在蛛網(wǎng)上寫出的“SOME?PIG”；有的人會(huì)想起《哈利·波特》系列電影中的巨型八眼蜘蛛阿拉戈，以及它那些令人感到密恐的子子孫孫；更多的人會(huì)想起蜘蛛俠，他依靠無(wú)比堅(jiān)韌的蜘蛛絲，橫跨城市的天空；在我們的古典名著中，蜘蛛則是通過(guò)《西游記》與“蜘蛛精”和盤絲洞緊密地聯(lián)系在了一起。

然而在現(xiàn)實(shí)生活中，這些家伙只是悄無(wú)聲息地隱藏在角落里。人來(lái)人往，很少有人會(huì)停下腳步，彎下身子來(lái)看一看它們。雖然不起眼，但是這種神奇的生物卻從未被忽視。

上古時(shí)期的醫(yī)療利器

試想一下，你生活在四千多年前的古希臘時(shí)期。

有一天，當(dāng)你在愛(ài)琴海旁散步時(shí)，被海邊尖銳的貝殼劃傷了腳趾。傷口很大，不論你如何按壓，血液還是順著你的指縫一點(diǎn)點(diǎn)溢了出來(lái)。你開(kāi)始感到心慌，要知道，在這個(gè)醫(yī)學(xué)尚未得到完全發(fā)展的時(shí)代，人們對(duì)于微生物還沒(méi)有什么概念，更不要提抗生素了，那是幾千年后才會(huì)出現(xiàn)的科技。任何一點(diǎn)微小的傷口，都有可能帶來(lái)致命的風(fēng)險(xiǎn)。

“要是有創(chuàng)可貼和繃帶就好了?！蹦愦蛄艘粋€(gè)寒戰(zhàn)，不知道是不是因?yàn)槭а?，?lái)自海面的風(fēng)都變得生硬了起來(lái)。這時(shí)，你看到了海灘上綿延的巨大蛛網(wǎng)。這些名為長(zhǎng)腳蜘蛛（Tetragnatha）的家伙，在潮濕悶熱的海灘上剛剛結(jié)束了一場(chǎng)曠日持久的狂歡。無(wú)奈之下，你抓起一把蛛絲，按在傷口表面，這些黏糊糊的東西奇跡般地和傷口結(jié)合在了一起，快速地止住了血……

這并不是我們的首創(chuàng)，而是古人的智慧。在古埃及人開(kāi)始使用針線縫合傷口之前，人們?cè)趥谏蠂L試了各式各樣的材料。在付出慘痛教訓(xùn)和生命的代價(jià)之后，蛛絲被證明是效果最好的材料之一。而其效果出眾的原因，直到近現(xiàn)代才得到了合理解釋：蛛絲的成分是蛋白質(zhì)，與人體具有良好的生物相容性，蛛網(wǎng)中富含的維生素K則會(huì)促進(jìn)人體的血液凝結(jié)，進(jìn)而起到止血的作用。

與家蠶的糾葛

蠶的馴養(yǎng)，在中國(guó)歷史上留下了濃墨重彩的一筆，絲綢之路的建立更是讓我們成為世界貿(mào)易的中心。那同樣會(huì)產(chǎn)絲的蜘蛛呢？

蛛絲的密度和蠶絲相似，平均直徑只有蠶絲的一半，但是它的剛性和韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于蠶絲，韌性甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于著名的凱夫拉（Kevlar）纖維。凱夫拉纖維這個(gè)名字聽(tīng)起來(lái)也許很陌生，它的化學(xué)名稱“聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺”可能更讓人摸不著頭腦，但是如果說(shuō)它是軍用頭盔和防彈背心的主要材料，那一切似乎就都清楚了。

是的，蛛絲可謂是“別人家的孩子”，是全面發(fā)展、全面優(yōu)秀的典型。

從意識(shí)到蛛絲具有優(yōu)秀性能的那一刻起，人們便開(kāi)始想盡一切辦法馴化蜘蛛，試圖用蜘蛛絲產(chǎn)業(yè)取代蠶絲產(chǎn)業(yè)。然而這一切并不順利。如果說(shuō)家蠶無(wú)比溫順，那蜘蛛可謂是野性十足。

和可以幾十個(gè)兄弟擠一間屋子的家蠶不同，蜘蛛具有強(qiáng)烈的領(lǐng)地意識(shí)，它們對(duì)于單間的渴望是刻在骨子里的。如果將十只蜘蛛放在同一個(gè)盒子里，那第二天的結(jié)果就是，大家無(wú)心產(chǎn)絲，而是打了個(gè)你死我活，甚至失敗者已經(jīng)被勝利者吞進(jìn)了肚子。而在產(chǎn)絲方面，蜘蛛的產(chǎn)絲量也無(wú)法和蠶相比較。與吃飽了就會(huì)產(chǎn)絲將自己包裹起來(lái)的家蠶不同，蜘蛛產(chǎn)絲的目的是捕獵，往往只有在蛛網(wǎng)破損之后才會(huì)產(chǎn)絲修補(bǔ)。

雖然在各個(gè)民族的歷史中，蜘蛛的形象都是勤勞的編織者，然而不得不說(shuō)，它們的工作效率實(shí)在無(wú)法滿足因內(nèi)卷而水漲船高的KPI。所以直到現(xiàn)在，蠶絲還是穩(wěn)穩(wěn)壓了蜘蛛絲一頭。更準(zhǔn)確地說(shuō)，“是壓住了，但是沒(méi)有壓結(jié)實(shí)”，蜘蛛絲仍然在一些領(lǐng)域冒出了頭，生物醫(yī)療就是其中的重中之重。

沿用千年前古人的智慧，如今人們已經(jīng)將蜘蛛絲材料用于各式各樣的醫(yī)療領(lǐng)域，其中包括人造骨、敷料、生物支架等。相信在不久的將來(lái)，依托于蜘蛛絲的產(chǎn)業(yè)，會(huì)對(duì)蠶絲產(chǎn)業(yè)造成持續(xù)不斷的沖擊。

有生命的紡織工廠

并不是所有的蜘蛛都會(huì)結(jié)網(wǎng)。在目前已發(fā)現(xiàn)的將近四萬(wàn)五千種蜘蛛中，只有一半會(huì)結(jié)網(wǎng)，而這一半的蜘蛛，可以說(shuō)是地球上最會(huì)紡絲的一群生物了。在只有幾毫米的腹腔內(nèi)，大多數(shù)蜘蛛集成了至少六種絲腺。每一種絲腺都擁有各自獨(dú)立的通道，最終匯總于絲疣并拉出形成蜘蛛絲。這些結(jié)構(gòu)和用途各不相同的絲線，最終構(gòu)成了我們每天都可以在角落中看到的蜘蛛網(wǎng)。

當(dāng)獵物撞擊到蛛網(wǎng)的那一瞬間，由沖擊帶來(lái)的能量，首先會(huì)被曳絲（drag?silk）承受并吸收。這種由大壺狀腺產(chǎn)生的蜘蛛絲具有極強(qiáng)的韌性，作為蛛網(wǎng)的骨架結(jié)構(gòu)可以承受很大的拉力而不斷裂。同時(shí)，它還是蜘蛛的保命繩。我們經(jīng)常能看到蜘蛛從屋頂或房檐垂下，這根拉住蜘蛛的絲，就是曳絲。

隨后，獵物會(huì)被蜘蛛網(wǎng)上的螺旋結(jié)構(gòu)纏繞，這種由鞭狀腺產(chǎn)生的蛛絲雖然本身并沒(méi)有黏性，但是具有非常出色的延展性，可以抵抗獵物的不斷掙扎。為了更加保險(xiǎn)，蜘蛛還會(huì)通過(guò)聚狀腺分泌黏液，并將其涂在鞭狀腺絲表面，使蛛絲具有黏性。

當(dāng)獵物終于倒在蜘蛛的獠牙之下，蜘蛛會(huì)通過(guò)葡萄狀腺的分泌快速拉出一排又一排的葡萄狀腺絲將獵物包裹起來(lái)，更加令人不寒而栗的是，直到這個(gè)時(shí)候，獵物還是活著的，只不過(guò)因?yàn)橹┲氲亩舅囟鵁o(wú)法動(dòng)彈。除此之外，還有小壺狀腺、管狀腺、梨狀腺，它們各自承擔(dān)著不同的任務(wù)。

電影《天蛛地滅》：城市里的變異毒蜘蛛

人類在進(jìn)入工業(yè)時(shí)代之后才意識(shí)到，在發(fā)展過(guò)程中，將每一個(gè)模塊做小，往往比將其做大更加困難。人類還未出現(xiàn)在地球上的時(shí)候，蜘蛛就可以將一系列微納尺度的模塊集成到自己體內(nèi)，將自己變成一座具有生命的紡織工廠。

對(duì)于那些不織網(wǎng)的蜘蛛而言，蜘蛛絲往往在進(jìn)食過(guò)程中起輔助作用。以著名的捕鳥蛛或者狼蛛為例，這些大家伙的體型可以輕松超過(guò)十厘米，擁有健壯的肢體和很強(qiáng)的毒性。白天，它們躲在洞穴中，利用洞口的放射狀蛛絲感知獵物，一旦獵物接近，它們就會(huì)瞬間撲出，用自己的尖牙將毒液注射到獵物體內(nèi)。

雖然聽(tīng)起來(lái)頗為恐怖，但捕鳥蛛通常只有在自衛(wèi)的時(shí)候才會(huì)咬人，它們的毒性和黃蜂相當(dāng)。即使毒性不強(qiáng)，巨大的體型和恐怖的外表也給人們帶來(lái)了無(wú)限的靈感。在電影《毒液》中出現(xiàn)的外星生命體，也許就是來(lái)源于此。

值得一提的是，不會(huì)織網(wǎng)并沒(méi)有影響這些蜘蛛的生存。恰恰相反，沒(méi)有蛛網(wǎng)的蜘蛛們反而獲得了更大的生存空間。由于沒(méi)有蛛網(wǎng)需要照料，它們出現(xiàn)在地洞中、落葉中、草叢里，甚至還能出現(xiàn)在水面上。

這種蜘蛛被簡(jiǎn)單直接地命名為水狼蛛。它們的體型相較于捕鳥蛛要小一些，大約一厘米左右，主要生活在濕地和灘涂附近的草叢中。和常見(jiàn)的水黽類似，它們也具有疏水的密集腿毛和較輕的體重，這些小家伙可以利用水的表面張力在水面快速移動(dòng)。

說(shuō)到蜘蛛，人們想到的除了蛛網(wǎng)就是毒性。雖然體型較小，水狼蛛仍然具有一定毒性。它們的頭部前端長(zhǎng)有一對(duì)鰲牙，可以分泌毒素，雖然十分小巧，依然有可能會(huì)刺穿人們的皮膚，將毒素注入體內(nèi)。

所以，當(dāng)我們?cè)谧匀凰蛑幸?jiàn)到在水面活動(dòng)的小動(dòng)物時(shí)，一定要小心分辨它們是不是蜘蛛。當(dāng)然，最安全的選擇還是不要主動(dòng)觸碰它們。

科幻世界的寵兒

如果我們把蜘蛛拆開(kāi)來(lái)看，它身體的每一處細(xì)節(jié)似乎都作為驚悚元素出現(xiàn)在了恐怖電影中。

比如蜘蛛的眼睛。和昆蟲不同，蜘蛛沒(méi)有復(fù)眼，而是有著多對(duì)單眼。這些眼睛具有嚴(yán)密的分工，為蜘蛛提供清晰的彩色圖像，并幫助它們判斷物體的距離。被這樣大小不同、閃著金屬光澤、只有黑色的一排眼睛看著，肯定不是一種愉快的體驗(yàn)。

又比如蜘蛛長(zhǎng)滿纖毛的長(zhǎng)腿，這些腿毛異常敏感，可以感受到空氣中的振動(dòng)，進(jìn)而判斷周圍的環(huán)境。講一個(gè)算不上好笑的笑話，蜘蛛的“耳朵”長(zhǎng)在“腿上”。只不過(guò)，在夜深人靜的時(shí)候，如果有一排毛腿輕輕沿著你的手臂爬上來(lái)，那種觸感，想想都讓人汗毛倒豎。更不要提蜘蛛的毒素了，并不是所有人都有運(yùn)氣成為蜘蛛俠，更大的可能是備受肌肉疼痛和痙攣的折磨。

雖然“毛絨絨”的蜘蛛無(wú)法和“可愛(ài)”或“治愈”聯(lián)系在一起，然而千百年來(lái)，人們對(duì)蜘蛛這種兇猛而又神秘動(dòng)物的熱情從未消退，它更是各種科幻作品中的寵兒。

蜘蛛具有非常符合工程學(xué)的構(gòu)造。它們的身體構(gòu)造久經(jīng)時(shí)間打磨，可以適應(yīng)各種復(fù)雜地形，更能應(yīng)對(duì)各種惡劣環(huán)境。第一個(gè)蜘蛛機(jī)器人何時(shí)出現(xiàn)已然無(wú)法考究，我們甚至難以判斷蜘蛛機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)到底是什么，是爬行并具有八條腿嗎？也許我們應(yīng)該將標(biāo)準(zhǔn)放得松一點(diǎn)點(diǎn)，把爬行的、多足且足上具有關(guān)節(jié)的機(jī)器人通通理解為蜘蛛機(jī)器人。

《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》中的塔奇克馬

當(dāng)《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》中塔奇克馬出現(xiàn)的時(shí)候，雖然四肢看起來(lái)仍然略為笨拙，但是極其出色的復(fù)雜地形作戰(zhàn)能力，一瞬間便讓它成為科幻經(jīng)典及后世各類經(jīng)典科幻形象的參考。在電影《黑客帝國(guó)》中，我們便看到了那些既像八爪魚，又像蜘蛛的巨型機(jī)器人。而在電影《少數(shù)派報(bào)告中》，這些蜘蛛機(jī)器人則具有和真實(shí)蜘蛛相似的尺寸，身份由戰(zhàn)士變成了輔助，在各種復(fù)雜環(huán)境中配合警察的行動(dòng)。另一部湯姆·克魯斯主演的電影《世界大戰(zhàn)》中，則是出現(xiàn)了巨大的三足機(jī)器人，看起來(lái)頗像是游戲《星際爭(zhēng)霸》中巨像的設(shè)計(jì)，更像是一種大個(gè)子的蜘蛛。

一個(gè)巨大的蜘蛛機(jī)器人，體內(nèi)擁有一個(gè)集成了各種材料的內(nèi)腔，聽(tīng)起來(lái)對(duì)工程建設(shè)具有無(wú)可比擬的吸引力，一個(gè)機(jī)器人似乎就可以成為一整個(gè)施工隊(duì)，上天入地，無(wú)所不能。

事實(shí)上，在機(jī)器人仿生的道路上，人類還有很長(zhǎng)的一段路要走。蜘蛛靈活的關(guān)節(jié)為運(yùn)動(dòng)提供了便利，卻為機(jī)器人的搭建造成了幾乎難以克服的困難。原因很簡(jiǎn)單，目前機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中的機(jī)器人關(guān)節(jié)，往往都是液壓元件。這些結(jié)構(gòu)易損耗，又加上機(jī)器人自身的體重較大，使得關(guān)節(jié)成為機(jī)器人設(shè)計(jì)的瓶頸，通俗點(diǎn)講就是“靈活性”和“結(jié)實(shí)”只能選一個(gè)。

新時(shí)代下的機(jī)遇

雖然我們沒(méi)能完全理解蜘蛛本體的行為，但是以目前的理解，我們也已經(jīng)在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域中受益匪淺。在飛速發(fā)展的新材料和持續(xù)不斷的學(xué)科交叉研究中，蜘蛛這位老師屢屢為人類指點(diǎn)迷津。

橫濱街頭的法國(guó)巨型機(jī)械蜘蛛

在材料方面，通過(guò)模仿學(xué)習(xí)蜘蛛腿部的結(jié)構(gòu)，人們?cè)O(shè)計(jì)了具有濾波功能的水凝膠傳感器。這些傳感器可以貼在人體表面，就像蜘蛛利用腿部過(guò)濾蛛網(wǎng)上面的噪音，它們可以選擇性過(guò)濾特定頻率的噪音，進(jìn)而更準(zhǔn)確地獲得人體信息。

另一方面，3D打印技術(shù)由于具有靈活多變的特性，在近十年間脫穎而出，成為一種被寄予厚望的“新技術(shù)”。在這種技術(shù)的幫助下，科學(xué)家們利用類似蜘蛛絲的材料，打印出了各式各樣的材料，利用材料出色的生物相容性，實(shí)現(xiàn)了包括人造血管支架和細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)在內(nèi)的一系列應(yīng)用。

除了以上應(yīng)用之外，科學(xué)家們始終沒(méi)有放棄構(gòu)建和蜘蛛絲一樣強(qiáng)韌的材料，進(jìn)而利用更加強(qiáng)韌的材料替換鋼筋和蠶絲。這些材料包括碳材料（石墨烯、碳納米管）和生物材料（生物纖維素和蛋白質(zhì)）。也許在不久的將來(lái)，人們可以真正建造太空電梯，利用輕便的強(qiáng)韌纖維直接將電梯拉到宇宙空間站中。

雖然一切都還在路上，但是誰(shuí)又能說(shuō)得準(zhǔn)這一切何時(shí)就會(huì)到來(lái)呢？畢竟二十年前，用移動(dòng)設(shè)備看電影都還是一個(gè)頗為科幻的概念呢。

【責(zé)任編輯?：竹?子】