на что способен радиоактивный паук
Человек-Паук с научной точки зрения
В начале июля на большие экраны вышла очередная часть паззла киновселенной Marvel – «Человек-Паук: Возвращение домой». Фильм Джона Уоттса – это «перезагрузка» истории о Питере Паркере. Впервые в истории экранизации комикса Спайдермен – подросток, который борется не только со злодеями, но и с юношеской неуверенностью. Все остальное осталось прежним: лазанье по стенам, паутина из рук, сверхсила и сверхслух, а также бесконечные споры фанатов о том, может ли существовать Человек-Паук в реальности. Давайте посмотрим на этот вопрос с точки зрения науки.
Мутация
В вымышленном мире: Питера укусил паук. Спустя короткое время парень открыл в себе сверхспособности. Потому что паук был радиоактивным и в его яде содержались мутагенные вещества.
С точки зрения науки: радиация, конечно, может изменить ДНК, но, во-первых, не обязательно распространится на все клетки, во-вторых, невозможно предсказать, на какой из 20 тысяч генов она подействует. Мутация – многоступенчатый процесс, оттого и медленный. Потому вместо суперсилы Паркер с большей вероятностью заполучил бы раковую опухоль. Если же, допустим, радиация повлияла на «нужные» для Спайдермена гены, то для должного эффекта пауки должны были бы искусать Питера с ног до головы.
Хождение по отвесным стенам
В вымышленном мире: Спайдермен легко передвигается по вертикальным стенам. В этом ему помогают липкие конечности.
С точки зрения науки: чтобы быстро перемещаться по отвесным стенам, тело Человека-Паука на 40% должно быть липким. Ученые, изучив гекконов и клещей, которые умеют цепляться за поверхности, пришли к выводу, что в реальной жизни Спайдермен смог бы передвигаться по стенам, только имея огромные ступни и руки. Например, супергерою пришлось бы носить обувь 145 размера,– как высчитали британские и американские ученые. Непропорционально огромные конечности делали бы Спайдермена неуклюжим. О фирменных «примочках» а-ля акробат и речи бы не было.
Паутина
В вымышленном мире: Спайдермен выстреливает паутиной далеко вперед, останавливает с ее помощью поезда и летает на ней над городом.
4. «Паучье чутье»
В фильме: Человек-Паук обладает феноменально острым слухом. А еще он заблаговременно чувствует опасность – задолго до того, как она становится осязаемой.
С точки зрения науки: до недавних пор «паучье чутье» считалось выдумкой – такой себе миф, придуманный специально под Спайдермена. Однако пару лет назад американские ученые выяснили, что пауки-скакуны обладают уникальной способностью слышать низкочастотные звуки в радиусе пяти метров. Такому умению членистоногие обязаны чувствительности волосков, расположенных на лапах. Эта «суперспособность» позволяет скакунам предугадывать опасность – приближение ос-наездниц, которые откладывают в пауках яйца. Слух скакунов «настроен» на частоте вибрации крыльев ос. Возможно, именно такой паук укусил молодого Паркера? Хотя если феноменальный слух требует специальных объяснений, то «чутье» опасности можно списать на хорошо развитую интуицию.
Для тех, кто хочет знать больше
Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.
Три мальчика хотели стать супергероями и позволили ядовитому пауку укусить себя
Три брата из боливийской провинции Чайянта позволили ядовитому пауку — черной вдове (каракурт) — укусить себя, так как верили, что станут супергероями. Об этом сообщает издание Daily Star.
Восьмилетний, десятилетний и двенадцатилетний мальчики нашли каракурта и заставили его укусить их, так как считали, что после этого они смогут превратиться в Человека-паука. Персонаж фильмов об этом супергерое приобретает суперспособности после укуса радиоактивного паука.
В результате укусов дети начали испытывать сильную мышечную боль и спазмы, желудочные колики, учащенное сердцебиение. Мать увидела, что сыновья плачут, и отвезла в местную больницу. Там им дали лекарство, но состояние детей не улучшилось. Тогда мальчиков перевели в больницу города Льяльягуа, но им становилось лишь хуже. В конце концов, пострадавших доставили в детскую больницу города Ла-Пас. Братьям дали сыворотку от укусов, и они почувствовали себя лучше. Через пять дней их выписали из больницы.
Глава министерства эпидемиологии и здравоохранения страны Вирджилио Пьетро (Virgilio Pietro) рассказал о случившемся на пресс-конференции, посвященной коронавирусу. Он призвал родителей быть внимательными, так как для детей фильмы могут казаться реальностью.
Ранее сообщалось, что укус ядовитого паука разорил жителя американского города Денвер, штат Колорадо. Ни у него, ни у его родных не оказалось сбережений на покрытие непредвиденных расходов на лечение, поэтому ему пришлось взять экспресс-кредит под огромные проценты.
Как устроен Человек-Паук и могут ли в будущем появиться сверхлюди?
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.
Чужая паутина
Попытки «приручить» паутину и получать ее в лаборатории, а затем — и в промышленных масштабах, не прекращаются уже много десятилетий. За это время удалось определить и выделить из пауков ген спидроина и перенести его в другие организмы, так что добывать белковый полимер сегодня можно не только из специально выращиваемых шелкопрядов или пауков, но и из бактерий кишечной палочки, генномодифицированных растений табака и картофеля и даже из. козьего молока животных, которые несут ген паучьего белка. Главной технической проблемой в этой области остается, собственно, плетение нитей из этого ценного ресурса.
Пауки используют исключительно сложную систему паутинных желез: в отличие от того же молока, от ногтей и волос, этот материал нуждается в тонком, даже ювелирном процессе синтеза. Спидроин должен выделяться со строго определенной небольшой скоростью и сплетаться в определенный момент, находясь в нужной стадии затвердения. Поэтому железы некоторых пауков устроены исключительно сложно, содержа несколько отдельных резервуаров для последовательного «созревания» паутины и ее формирования. Трудно даже представить, каким образом Человек-Паук мог бы плести ее на скорости 150 км/ч. Но вот просто синтезировать спидроин человеку будущего окажется вполне по силам.
Вряд ли можно заполучить с укусом и нужные нам гены спидроиновых белков. Для этого определенный фрагмент ДНК должен не просто попасть в организм, но и избегнуть атаки иммунной системы, при этом проникнуть через мембрану клетки, затем оболочку ядра — и, наконец, встроиться в активный участок какой-нибудь хромосомы. Трудно представить, чтобы это произошло случайно — вирусы оттачивают это нехитрое умение миллиарды лет и бесчисленное множество поколений. Поэтому именно вирусы могут дать надежду на то, что когда-нибудь наука превратит добровольца Паркера во что-то вроде настоящего Человека-Паука.
Энергетика и нанотехнологии
Действительно, в 2010 году, когда были получены козы, дающие молоко с паутинными белками, ученые использовали для переноса генов модифицированные вирусы. Неспособные нанести клетке вред, они тем не менее сохраняли возможность прикрепляться к ней и доставлять внутрь искусственный аналог гена спидроина. Кстати, полученный таким образом полимер удалось сплести в исключительно прочный материал, который компания Nexia Biotechnologies продвигала под торговой маркой BioSteel, однако процесс производства так и не был доведен до экономически оправданной стоимости и масштабов, так что сегодня фирма обанкротилась. Но мы отвлеклись.
Фрагменты ДНК, необходимые для синтеза спидроина, вносились в коз еще на стадии одноклеточных эмбрионов. Впоследствии эти гены оказались во всех дочерних клетках сформировавшегося организма, хотя ученые интегрировали их в тот участок генома, который проявлял активность лишь в клетках, занятых синтезом материнского молока. Если же мы хотим превратить Питера Паркера в Человека-Паука, нам придется намного тяжелее. Во-первых, целевой ген должен оказаться в хромосомах уже взрослого организма, сразу во множестве сформировавшихся клеток на определенных участках кожи, и везде встроиться в нужный участок.
Теоретически это могут позволить новейшие технологии, которые сейчас проходят разные стадии изучения и лабораторных испытаний, — плюс некоторые идеи, которые остаются делом более далекого будущего. В частности, точную интеграцию генов в нужные участки хромосом обещает усовершенствованный метод CRISPR/Cas. В нем используется специальный набор бактериальных ферментов и РНК, которые обеспечивают внесение разрезов в нить ДНК в строго определенном месте. Собственные ферменты клетки моментально бросаются чинить это искусственное повреждение и используют первую подвернувшуюся «заплатку» — обычно вносящийся вместе с белками Cas фрагмент нужного людям гена.
Транспорт для доставки всего комплекта молекул могут обеспечить ретровирусы, как это было проделано с козами. А нанотехнологии позволят оснастить оболочки вирусных частиц элементами, например, реагирующими на магнитное поле, — чтобы активировать генную модификацию строго в нужных клетках взрослого Питера Паркера. Труднее представить, как из клеток его кожи и, видимо, из потовых и сальных желез можно было бы получить железы паутинные, устроенные куда более сложно и работающие иначе. Но главной проблемой остается метаболизм.
Подобно полету птиц, змеиному яду или мозгу людей паутина — удивительно сложная адаптация, настоящий шедевр эволюции, обеспечивший успех обширной группе животных. Но и мозг, и полет, и синтез токсинов и паутины — адаптации, крайне дорогостоящие для организма. Эксперименты с австралийскими родственниками гадюк показали, что после укуса они должны повышать уровень своего метаболизма почти на 70% с тем, чтобы понемногу восстановить запас белкового яда. На сколько же должен усилиться метаболизм человека, чтобы он синтезировал сотни метров толстого паутинного каната? Сколько ему понадобится еды и насколько калорийна она должна быть? Кажется, все эти рассуждения ставят предел нашим мечтаниям о настоящем Человеке-Пауке.
Вместо послесловия
Даже если мы хотим получить лишь человека, способного понемногу синтезировать паутины, внести в Питера Паркера ген спидроина будет мало. Эти же замечания справедливы и в нашем случае. Нам придется вырастить у него паутинные гланды, обеспечить усиленным метаболизмом, который даст дополнительную скорость, ловкость и баланс — и энергию для синтеза паутины. Вряд ли такое возможно в рамках нашего тела, и вряд ли когда-нибудь подобные эксперименты будут произведены. Но сама по себе сила паутинных полимеров рано или поздно обязательно придет нам на службу, и мы получим новый удивительный материал для сверхпрочной и легкой одежды, тросов, для медицины и сложной оптики. Пожалуй, такие изделия будут выглядеть не столь эффектно, как фантастический Человек-Паук, но жизней они спасут наверняка не меньше.
Виртуальный герой
Официальный запуск видеоигры «Человек-Паук» состоялся 7 сентября. В отличие от всех предыдущих игр о Человеке-Пауке, она позволяет не просто побеждать врагов в образе любимого супергероя, и описывает не просто один эпизод из его супергероической жизни. Insomniac Games специально создали сюжет, который придется по душе фанатам Человека-Паука.
Игра «Человек –Паук» будет первой в этом ряду, позволяя почувствовать себя в теле и самого Питера Паркера, и Человека-Паука, используя всю силу липких и прочных паутинных нитей – и такие нововведения, как паркур и масса удивительных «фич», интегрированных в фантастический костюм героя (включая способность создавать собственные голографические копии). Экшн разворачивается в виртуальном Нью-Йорке, в открытом мире, где игрок не ограничен в передвижениях и действиях, исследуя опасный и увлекательный мир вселенной Человека-Паука.
Лора ЗИСКИН: «Радиоактивный паук может укусить каждого»
— Я слышала, что некоторые участники фильма считают, что вторая часть получилась лучше первой. Говорят, сценарий интереснее, характеры правдоподобнее, любовная история захватывающая.
— Мы старались, чтобы зрители увидели эволюцию героев и способы преодоления ими жизненных кризисов, чтобы каждый характер нашел свое драматическое продолжение в новом фильме. Признаюсь, что мы получили большое удовольствие от этой работы. Преимущество сиквела состоит в том, что аудитория помнит полюбившихся героев, волнуется за их будущее и желает о нем узнать. Но, как известно, успех фильма зависит не только от его достоинств или недостатков. «Человек-Паук» оказался первым блокбастером, который вышел в прокат после 11 сентября, то есть в момент, когда американцы как никогда нуждались в супергерое. Это в какой-то степени повлияло на его успех.
— Человек-Паук, персонаж комикса, был создан сорок лет назад. В отличие от своих предшественников-супергероев он обычный человек, которого укусило радиоактивное насекомое. То, что произошло с Питером Паркером, могло случиться с каждым.
— Будет ли Человек-Паук во второй части фильма сражаться с террористами?
— Сценарий второго фильма написал ваш муж Элвин Сарджент. Этот автор вас устраивает больше, чем сценарист первой части?
— Дэвид сам отказался писать. Мне кажется, он почувствовал, что может быть «сам себе режиссером». Недавно вышел его фильм «Тайное окно» с Джонни Деппом, где он реализовал свое желание. Тем не менее именно Копп будет одним из авторов сценария «Человека-Паука-3».
— Думаю, только посредственный бокс-офис второго «Паука» может поставить под вопрос дальнейшую жизнь супергероя.
— Есть ли у вас параллельные с «Пауком» проекты?
— У меня в работе четыре фильма, три из которых должны выйти в прокат в этом году.
— Увидим ли мы в каком-то из них героев «Человека-Паука»?
— Возможно, зрители встретятся с Кирстен Данст в фильме «Багровый лепесток и белоснежка», сценарий которого основывается на одноименной книге Мишеля Фэбера. Она играет женщину, которая становится любовницей состоятельного мужчины.
Можно ли создать Человека-паука в реальном мире?
А что, если бы ученые отложили разработку новых iPhone 13 и сделали бы Человека-паука? Возможно ли это в современных условиях, читайте в материале.
Человек-паук — это один из моих любимых персонажей Вселенной MARVEL. Залипала на фильмы и комиксы с ним еще в детстве, а после пошли игрушки на приставке и фанатская любовь к обсуждению каста последующих фильмов.
Но что, если посмотреть на создание Человека-паука глазами современной науки? Смогли бы ученые повторить опыт таким образом, чтобы внедрить все способности, показанные в фильме, в реальность? Что же, давайте разберемся.
Костюм Человека-Паука
Начнем с простого. Костюм Человека-паука может создать любой среднестатистический косплеер. Та даже на Али заказать, там подобных нарядов для любительских вечеринок полно. Вот только, насколько мы знаем, костюм Человека-Паука не так-то прост. Ведь, учитывая способности супергероя, он должен быть сконструированный таким образом, чтобы предоставлять максимальную прочность, но при этом быть невероятно гибким, не сковывать движения при перемещении. Вдобавок ко всему, хорошо бы получить огнеупорный и влагостойкий материал, способный выдерживать пулевые ранения.
Теперь задача кажется не такой уж и простой. Не даром чудо-костюм для Паука проектировал гений Тони Старк, правда? Что же есть в современной науки, чтобы решить наши «паучьи» проблемы?
Теоретически, для разработки костюма Человека-паука можно было бы использовать графен — один из самых прочных штучно созданных материалов. Однако, графен не дает должной гибкости для того, чтобы использовать его в изготовлении костюма нужного нам.
Тем не менее преимущества графена можно использовать в другом направлении: можно преобразовать сердцебиение человека в энергию. Таким образом, если мы оснастим наш паучий костюм графеном — получим еще и дополнительную энергию для, скажем, питания умных дисплеев в маске.
Суперсилы
В оригинальной истории Питер Паркер получает свои силы (возможность выпускать паутину, паучье чутье, рефлексы и т. д.) во время пребывания на экскурсии по научной лаборатории от укуса радиоактивного модифицированного паука.
В современном мире паук может передать до 2 мг яда или радиации. Такая доза не способна кардинально модифицировать человеческую ДНК. Ведь ежегодно мы и так получаем до 3 миллизивертов (мЗв) радиации от солнца и природных радиоактивных газов. При этом я что-то не вижу людей, которые массово становились бы супергероями.
Но в самом деле, облучение радиоактивными материалами может повлиять на организм человека: та же химиотерапия, примеры отравления радиацией при взрыве ЧАЭС. Облучить человека радиацией — это одно, ведь не факт, что во время этого можно привить другие компоненты ДНК, в нашем случае — паука.
С точки зрения науки, создать паука, который своим укусом будет создавать Человеков-пауков, нереально. Либо это должен быть паук, который поместит внутри себя мини-реактивный реактор, способный зарядить атомы клеток и превратить их в ионы.
Паучий шелк
Но науке подвластно создать некий паучий ген, который позволяет воспроизводить жидкость похожую на модифицированную сверхпрочную паутину. Эксперимент довольно давний, он заключался в том, что козе привили паучий ген. Благодаря этому козы смогли воспроизводить особый паучий шелк.
Этот материал, если свернуть его в толщину карандаша, способный остановить Боинг 747 на лету. Паучий шелк в свое время создал очень много шумихи, некоторые ученые даже умудрились заменить белки в коже человека паучьим шелком и вырастить небольшой участок искусственной кожи, способный выдерживать пулевые ранения. На то, чтобы это сделать понадобилось 5 недель.
Сейчас производитель паучьего шелка BioSteel® использует разработку для создания текстиля. К сожалению, про паутину для супергероя они пока не думают.
Цепляясь за стены
Хорошая новость — это то, что наука может сделать для вас что-то из разряда спецодежды для Человека-паука.
Команда инженеров Стэндфордского университета разработала «перчатки Gecko». Эти перчатки представляют собой подкладки из 24 плиток, покрытых синтетическим клеем, который равномерно распределяет вес на всю плитку. Перчатки покрыты полимерными структурами пилообразной формы толщиной с человеческий волос. А благодаря пружинам, которые становятся менее жесткими при растяжении, вы можете спокойно отрывать руку от стены при подъеме и перемещаться по площине стены.
Команда, которая создала эти перчатки, хочет использовать их для роботизированных манипуляторов космических кораблей, чтобы аккуратно прикреплять их к объектам и перемещать в просторе космоса.
Пока прототип перчаток работает только на гладких поверхностях, но исследовательская группа из Стэнфорда изучает возможность разработки самоочищающейся версии, чтобы использовать перчатки и для стен с текстурой.
Паучье чутье
Еще одно свойство Человека-Паука, которое он приобрел вследствие контакта с радиоактивным пауком и наставничества Мадам Паутины. В паучье чутье входит не только дар предвидения, но и возможность молниеносно реагировать на угрозу, предвидеть удары противника, чтобы уклоняться от них и быстро просчитывать возможные варианты развития боя.
В природе пауки в самом деле имеют лучшее чутье, чем человек. В основном это из-за того, что они имеют несколько пар глаз, а также покрыты мелкой шерстью, которая выступает как рецепторы.
Для человека не совсем реально (да и практично) вырастить еще несколько глаз или волосяной покров с рецепторами. Но мы можем прибегнуть к технологиям. К примеру, датчикам движения и мини-камерам, которые будут транслировать данные вокруг нас на дисплеи, скажем, внедренные в смарт-очки, что находятся в маске.
Но даже с этим понадобится ловкость следить за всеми камерами одновременно и не теряться. Ведь среднестатистический человеческий мозг не способен концентрироваться сразу на нескольких предметах одновременно (что-то постоянно будет оставаться не в фокусе). В таком случае, чтобы прокачать свой мозг, вполне можно будет использовать разработку Илона Маска — чип Neuralink.
Чип сейчас вполне удачно вживлен в мозг обезьяны, которая недавно засветилась на видео, где спокойно попивает коктейль и управляет игрой с помощью мысли. В будущем, такая разработка может помочь человеку взаимодействовать с любым электронным дисплеем с помощью мысли и, как в шлеме Тони Старка, быстро выводить нужную информацию на передний план, сортировать ее силой мысли, даже без Джарвиса. Плюс, если подключить искусственный интеллект, можно добиться просто взрывного эффекта в анализе данных. Это, конечно, не предвидение, как в классической версии Человека-Паука, но уже что-то.
Регенерация
У Человека-Паука нет возможности отрастить себе руку, как это делает Дэдпул, но его регенерация ускорена из-за чего раны затягиваются быстрее. В настоящем времени нет возможности стимулировать молниеносную регенерацию клеток, но ученые с 2013 года могут выращивать искусственную кожу, а в 2016 году появилась кожа, которая не только может чувствовать как настоящая, но она дает возможность расти волосяному покрову.
Более того, сейчас можно «напечатать» кожу прямо поверх раны. Этот процесс хлопотный и дорогой, но в перспективе, нашему Человеку-пауку, мог бы пригодиться такой мини-принтер, способный печатать искусственную кожу. Это если вдруг всех защитных свойств костюма будет недостаточно.
Заключение
Как мы видим, создание полноценного Человека-Паука по классической истории с укусом пока невозможно. Да и чудо-сыворотки для суперсолдат, сейчас пока в разработке нет. Хотя вы можете согласиться на вживление себе генов паука, чтобы воспроизводить паучий шелк. Что, как по мне, не очень рационально.
А вот если мыслить про снаряжение Паука: здесь все проще. Вполне реально собрать полноценный костюм с довольно прочного материала, оснастить его датчиками, камерами, приобрести специальные перчатки-гекконы, стать на очередь за своим чипом Neuralink и позаботиться о доступности искусственной кожи.
Думаю, что в скором будущем, создание Человека-паука уже не будет просто научной фантастикой. Ведь, как мы видим, большинство технологий вполне реальны, если не учитывать генной модификации для сохранения человеческого вида. А что вы думаете про создание реального Питера Паркера?