蜘蛛：科幻寵兒

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；更多的人會想起蜘蛛俠，他依靠無比堅韌的蜘蛛絲，橫跨城市的天空；在我們的古典名著中，蜘蛛則是通過《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)實生活中，這些家伙只是悄無聲息地隱藏在角落里。人來人往，很少有人會停下腳步，彎下身子來看一看它們。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期。

有一天，當你在愛琴海旁散步時，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點溢了出來。你開始感到心慌，要知道，在這個醫(yī)學(xué)尚未得到完全發(fā)展的時代，人們對于微生物還沒有什么概念，更不要提抗生素了，那是幾千年后才會出現(xiàn)的科技。任何一點微小的傷口，都有可能帶來致命的風(fēng)險。

“要是有創(chuàng)可貼和繃帶就好了?！蹦愦蛄艘粋€寒戰(zhàn)，不知道是不是因為失血，來自海面的風(fēng)都變得生硬了起來。這時，你看到了海灘上綿延的巨大蛛網(wǎng)。這些名為長腳蜘蛛（Tetragnatha）的家伙，在潮濕悶熱的海灘上剛剛結(jié)束了一場曠日持久的狂歡。無奈之下，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。在古埃及人開始使用針線縫合傷口之前，人們在傷口上嘗試了各式各樣的材料。在付出慘痛教訓(xùn)和生命的代價之后，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則會促進人體的血液凝結(jié)，進而起到止血的作用。

與家蠶的糾葛

蠶的馴養(yǎng)，在中國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遠優(yōu)于蠶絲，韌性甚至遠遠強于著名的凱夫拉（Kevlar）纖維。凱夫拉纖維這個名字聽起來也許很陌生，它的化學(xué)名稱“聚對苯二甲酰對苯二胺”可能更讓人摸不著頭腦，但是如果說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。

從意識到蛛絲具有優(yōu)秀性能的那一刻起，人們便開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。如果說家蠶無比溫順，那蜘蛛可謂是野性十足。

和可以幾十個兄弟擠一間屋子的家蠶不同，蜘蛛具有強烈的領(lǐng)地意識，它們對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盒子里，那第二天的結(jié)果就是，大家無心產(chǎn)絲，而是打了個你死我活，甚至失敗者已經(jīng)被勝利者吞進了肚子。而在產(chǎn)絲方面，蜘蛛的產(chǎn)絲量也無法和蠶相比較。與吃飽了就會產(chǎn)絲將自己包裹起來的家蠶不同，蜘蛛產(chǎn)絲的目的是捕獵，往往只有在蛛網(wǎng)破損之后才會產(chǎn)絲修補。

雖然在各個民族的歷史中，蜘蛛的形象都是勤勞的編織者，然而不得不說，它們的工作效率實在無法滿足因內(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。更準確地說，“是壓住了，但是沒有壓結(jié)實”，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，依托于蜘蛛絲的產(chǎn)業(yè)，會對蠶絲產(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結(jié)網(wǎng)。在目前已發(fā)現(xiàn)的將近四萬五千種蜘蛛中，只有一半會結(jié)網(wǎng)，而這一半的蜘蛛，可以說是地球上最會紡絲的一群生物了。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)。

當獵物撞擊到蛛網(wǎng)的那一瞬間，由沖擊帶來的能量，首先會被曳絲（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，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，蜘蛛還會通過聚狀腺分泌黏液，并將其涂在鞭狀腺絲表面，使蛛絲具有黏性。

當獵物終于倒在蜘蛛的獠牙之下，蜘蛛會通過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，更加令人不寒而栗的是，直到這個時候，獵物還是活著的，只不過因為蜘蛛的毒素而無法動彈。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

人類在進入工業(yè)時代之后才意識到，在發(fā)展過程中，將每一個模塊做小，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。

對于那些不織網(wǎng)的蜘蛛而言，蜘蛛絲往往在進食過程中起輔助作用。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十厘米，擁有健壯的肢體和很強的毒性。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，它們就會瞬間撲出，用自己的尖牙將毒液注射到獵物體內(nèi)。

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

值得一提的是，不會織網(wǎng)并沒有影響這些蜘蛛的生存。恰恰相反，沒有蛛網(wǎng)的蜘蛛們反而獲得了更大的生存空間。由于沒有蛛網(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。

說到蜘蛛，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。它們的頭部前端長有一對鰲牙，可以分泌毒素，雖然十分小巧，依然有可能會刺穿人們的皮膚，將毒素注入體內(nèi)。

所以，當我們在自然水域中見到在水面活動的小動物時，一定要小心分辨它們是不是蜘蛛。當然，最安全的選擇還是不要主動觸碰它們。

科幻世界的寵兒

如果我們把蜘蛛拆開來看，它身體的每一處細節(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，蜘蛛沒有復(fù)眼，而是有著多對單眼。這些眼睛具有嚴密的分工，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。

又比如蜘蛛長滿纖毛的長腿，這些腿毛異常敏感，可以感受到空氣中的振動，進而判斷周圍的環(huán)境。講一個算不上好笑的笑話，蜘蛛的“耳朵”長在“腿上”。只不過，在夜深人靜的時候，如果有一排毛腿輕輕沿著你的手臂爬上來，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”的蜘蛛無法和“可愛”或“治愈”聯(lián)系在一起，然而千百年來，人們對蜘蛛這種兇猛而又神秘動物的熱情從未消退，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)時間打磨，可以適應(yīng)各種復(fù)雜地形，更能應(yīng)對各種惡劣環(huán)境。第一個蜘蛛機器人何時出現(xiàn)已然無法考究，我們甚至難以判斷蜘蛛機器人的標準到底是什么，是爬行并具有八條腿嗎？也許我們應(yīng)該將標準放得松一點點，把爬行的、多足且足上具有關(guān)節(jié)的機器人通通理解為蜘蛛機器人。

《攻殼機動隊》中的塔奇克馬

當《攻殼機動隊》中塔奇克馬出現(xiàn)的時候，雖然四肢看起來仍然略為笨拙，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》中，我們便看到了那些既像八爪魚，又像蜘蛛的巨型機器人。而在電影《少數(shù)派報告中》，這些蜘蛛機器人則具有和真實蜘蛛相似的尺寸，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。另一部湯姆·克魯斯主演的電影《世界大戰(zhàn)》中，則是出現(xiàn)了巨大的三足機器人，看起來頗像是游戲《星際爭霸》中巨像的設(shè)計，更像是一種大個子的蜘蛛。

一個巨大的蜘蛛機器人，體內(nèi)擁有一個集成了各種材料的內(nèi)腔，聽起來對工程建設(shè)具有無可比擬的吸引力，一個機器人似乎就可以成為一整個施工隊，上天入地，無所不能。

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

新時代下的機遇

雖然我們沒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迷津。

橫濱街頭的法國巨型機械蜘蛛

在材料方面，通過模仿學(xué)習(xí)蜘蛛腿部的結(jié)構(gòu)，人們設(shè)計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濾蛛網(wǎng)上面的噪音，它們可以選擇性過濾特定頻率的噪音，進而更準確地獲得人體信息。

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，實現(xiàn)了包括人造血管支架和細胞培養(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)家們始終沒有放棄構(gòu)建和蜘蛛絲一樣強韌的材料，進而利用更加強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，人們可以真正建造太空電梯，利用輕便的強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，但是誰又能說得準這一切何時就會到來呢？畢竟二十年前，用移動設(shè)備看電影都還是一個頗為科幻的概念呢。

【責(zé)任編輯?：竹?子】