奇跡か物理法則か？スパイダーマンがマンハッタンを飛び回る様子。スパイダーマンはどのように機能するのか、また将来超人が現れる可能性はあるのでしょうか? スパイダーマンになるのは本当ですか?

7 月初旬、マーベルシネマティックユニバースのパズルの次の作品であるスパイダーマン: ホームカミングがスクリーンに登場しました。ジョン・ワッツの映画はピーター・パーカーの物語のリブートです。コミック版史上初めて、スパイダーマンは悪役だけでなく、若者の不安とも闘うティーンエイジャーです。他のすべては同じままでした：壁を登る、手から出る蜘蛛の巣、超怪力と超聴覚、そしてスパイダーマンが現実に存在できるかどうかについての終わりのないファンの議論。この問題を科学的な観点から見てみましょう。

突然変異

架空の世界では:ピーターはクモに噛まれました。しばらくして、その男は自分の超能力に気づきました。クモは放射性物質を帯びており、その毒には変異原性物質が含まれていたからだ。

科学的な観点から:もちろん、放射線は DNA を変化させる可能性がありますが、第一に、必ずしもすべての細胞に広がるとは限らず、第二に、2 万個の遺伝子のうちどの遺伝子に影響を与えるかを予測することは不可能です。突然変異は多段階のプロセスであるため、時間がかかります。したがって、パーカーは超能力の代わりに癌性腫瘍を患う可能性が高くなります。たとえば、放射線がスパイダーマンに「必要な」遺伝子に影響を与えた場合、適切な効果を得るには、クモはピーターの頭からつま先まで噛みつく必要があります。

急な壁の上を歩く

架空の世界では:スパイダーマンは垂直の壁に沿って簡単に移動できます。粘着性のある手足がこれを助けます。

科学的な観点から:険しい壁に沿って素早く移動するには、スパイダーマンの体の粘着性が 40% でなければなりません。科学者たちは、表面にしがみつくヤモリやダニを研究し、現実のスパイダーマンは巨大な足と手を持っていなければ壁に沿って移動できないという結論に達した。たとえば、イギリスとアメリカの科学者が計算したように、スーパーヒーローはサイズ 145 の靴を履かなければなりません。不釣り合いに巨大な手足は、スパイダーマンを不格好に見せてしまうでしょう。アクロバット的なブランドの「ガジェット」に疑問の余地はありません。

ウェブ

架空の世界では:スパイダーマンは蜘蛛の巣をはるか前方に放ち、それを使って電車を止め、街の上空を飛ばします。

科学的な観点から:テーマ映画を見ればわかるように、映画のクモですら、ピーター・パーカーが突然変異後に受けたスキルを持っていません。自然界のクモについて何が言えるでしょうか。 20トンの重量を持ち上げる能力は冗談ではありません。科学者たちは、スパイダーマンが現実に存在するなら、ケーブルと同じくらいの太さの網を編む必要があることを証明しました。それが、漫画原作者が考え出した膨大な負荷に対処できる唯一の方法です。自然界でクモが張る巣の厚さはミクロン単位で測定されます。巣が危険なのは、巣に引っかかった昆虫だけです。スパイダーマンが大量の糸を合成する能力にも疑問が生じます。科学的な観点から見ると、これには巨大な腺が必要です。しかし、クモが長距離にわたって巣を放つことができるのは事実です。 7年前、マダガスカルでダーウィンの蜘蛛が発見されました。この蜘蛛は最大25メートルまで巣を飛ばし、常に標的に命中します。

4.「スパイダーセンス」

映画では:スパイダーマンは驚くほど鋭い聴覚を持っています。彼はまた、危険が具体的になるずっと前に、事前に危険を感知します。

科学的な観点から:最近まで、「スパイダーセンス」はフィクション、つまりスパイダーマンのために特別に作られた一種の神話であると考えられていました。しかし、数年前、アメリカの科学者は、ハエトリグモが半径5メートル以内の低周波音を聞く独特の能力を持っていることを発見しました。節足動物がこの能力を持っているのは、足にある毛の敏感さによるものです。この「超能力」により、馬は危険、つまりクモに卵を産むスズメバチの接近を予測することができます。馬の聴覚は、スズメバチの羽の振動周波数に「同調」されています。おそらくこれは、若いパーカーを噛んだクモでしょうか？ただし、驚異的な聴覚に特別な説明が必要な場合、危険の「感覚」はよく発達した直観に起因する可能性があります。

勇敢なスーパーヒーローがニューヨークの高層ビルを征服したという栄光は、地球上の男性人口のほとんどを悩ませています。科学者たちは、潜在的な人類の救世主を、彼らの大切な夢の実現に近づけてきました。

クモやトカゲの能力を研究することで、研究者たちは所有者に能力を与えるスーツを作成することが現実であると宣言できるようになりました。足の表面にある何十億もの毛は、トカゲが急な壁を登ったり、屋根から逆さまにぶら下がったり、磨かれたガラスの上に留まったりするのに役立ちます。 2002 年に米国で行われた研究では、これらの毛の構造には、ファンデルワールス力とも呼ばれる、分子間に弱い引力が存在することが示されました。引力によって蓄積された累積エネルギーにより、ほぼすべての表面に貼り付けることが可能になります。さらに、トカゲやクモは自分の体重の何百倍もの体重に耐えられるという重要な役割を果たしており、これにより垂直面に長時間容易に留まることができます。

このユニークなスーツの開発に積極的に取り組んでいるトリノ工科大学のニコール・プーニョ教授は、このエネルギーは成人の体重を維持するためにも利用できると述べた。この場合の引力はヤモリの引力の200倍になるはずです。また、粘着面積が大きくなると効果が薄れてしまうことも忘れないでください。したがって、トカゲの毛で覆われた手袋は、ヤモリの足よりもはるかに効果が低くなります。

ここでナノテクノロジーが科学者の助けになりました。結局のところ、粘着構造を強化すれば、サイズの影響は無効になり、天然毛の代替となるはずのカーボンチューブは、大幅に大きな吸引力を生み出すことができます。

しかし、Pugno 氏は、これは単なる理論であり、科学者が最初のプロトタイプを作成するまでには長い道のりがあると指摘しました。実際のところ、スーパースーツには 3 つの特性が必要です。 1つ目はもちろん粘着性です。 2 つ目は、次のステップに向けて表面から素早く剥がれる機能です。そして第三に、自浄能力がなければなりません。結局のところ、汚れの粒子は、粘着効果を生み出す小型構造の「寿命」を大幅に複雑にします。そのためには、Pugno 氏が言うように、スーツは超撥水性でなければなりません。問題は、これらすべての性質が互いに矛盾していることです。しかし、主な未解決の問題は、人間の筋肉では、たとえば超高層ビルの屋上などで長時間保持することができないということです。しかし、クモやトカゲはスパイダーマンスーツの開発が現実であることを日々証明しているので、科学の著名人たちは絶望しません。

残っているのは、それを有効に活用することだけです。私は、宇宙飛行士や窓ガラス清掃員にとって、ミラクルスーツは軍隊よりもはるかに役立つと信じたいと思います。

読書時間: 3 分。再生回数 3.8k。 2014 年 4 月 24 日発行

スパイダーマンになる方法

超能力を持つ人々を描いたさまざまな漫画やアニメシリーズ、映画は、常に多くのファンから大きな関心と愛を呼び起こしています。そして、これらの人気があり愛されているヒーローの 1 人がスパイダーマンです。今、多くの人がスパイダーマンになる方法に興味を持っています。この記事では、この問題について詳しく説明します。

スパイダーマンになる方法。スパイダーマンになるためには、放射性物質を含むさまざまな工場を走り回って、そこにいてあなたを噛んでくるクモを探す必要はまったくありません。そのためには何が必要なのでしょうか？スパイダーマンになるにはどうすればいいですか？まず、非常に派手な衣装と隠れた外観を持っている必要があります。スパイダーマンといえば、まずそのコスチュームで思い出す人も多いだろう。

このような衣装を作るには、特別な生地が必要です。オリジナルではラテックススーツのはずです。赤と青の合成繊維を使用することもできます。これが衣装のベースになります。ホワイトとブラックのカラーは背中と胸のスパイダーサインになります。

現実世界でスパイダーマンになる方法。

もちろん、これは簡単な作業ではありません。しかし、私たちは現実の世界でスパイダーマンになる方法を見つけようとします。ご存知のとおり、スパイダーマンは常に自分の正体を誰からも隠していました。したがって、あなたがどのマスクの下に隠れているかをできるだけ少ない人に知られるように、あらゆることを行う必要があります。

本物のスパイダーマンになる方法

スパイダーマンになるには、隠密かつ隠密である必要もあります。敏捷性とスパイダーの強さも必要です。多くの人は、スパイダーマンが英雄的な強さと優れた敏捷性を持っていたことを覚えています。一般に、健康な人であれば誰でもこのようになる可能性があります。しかし、そのためにはスポーツをする必要があります。筋力を強化するには、ジムに行くことができます。器用さは、さまざまな屋外スポーツゲームの助けを借りてうまく伸ばすことができます。また、白兵戦の種類の 1 つを学ぶこともできます。これらはより普遍的であると考えられているため、さまざまな種類の武道を混合したものにすることができます。

スパイダーマンになるにはどうすればいいですか？このために他に何をする必要がありますか? もちろん、スパイダーマンは無防備な人々を守らなければなりません。耐久性も必要です。この点で大きな成功を収めることができるのは、スキー、ランニング、水泳です。

そして、スパイダーマンには壁や屋根を登る能力も必要であることを忘れてはなりません。もちろん、これを学ぶのは非常に困難です。壁や屋根に沿って素早く巧みに移動できるようにするには、パルクールと登山の基礎を学ぶ必要があります。しかし、速くて自信に満ちた動きをするには、原則として、基本だけでは十分ではありません。パルクールのプロになる必要があります。登山装備についても理解する必要があります。

他に何が必要ですか? スパイダーマンになるにはどうすればいいですか？もちろん、知性やスパイダーセンスが必要です。スパイダーマンは優れた直感を持っているに違いありません。スパイダーマンになるには、化学、生物学、物理学の分野の知識が必要です。これらすべてに加えて、一般的なレベルの思考を養う必要があります。そして、少しの努力をすればすべてはうまくいくということを覚えておいてください。

マーベルユニバースはファンタジーに基づいています。ファンタジーの世界では、物理法則は必ずしも適用されないため、スパイダーマンの能力は科学に基づいており、実際の科学的事実を誇張したものではありますが、科学的証明は必要ありません。物語によれば、ピーター・パーカーは放射線を浴びたクモの毒によってその力を獲得したという。これらは彼に超人的な敏捷性とスピード、反射神経と強さを与え、時間が経つにつれて、夜間視力や驚くべき嗅覚など、さらに素晴らしい能力の発達につながりました。

ポリマーの力

スパイダーマンの主な利点は、間違いなく、粘着性と信じられないほど耐久性のある糸の糸を生成できることでした。空気抵抗を無視し、「ショット」が厳密に垂直であると考える場合、クモの糸の出発速度を推定できます: v = (2gh)、つまり、v = (2 * 9.8 m/s2 * 100 m) ) = 44 m/s、または約 160 km/h。これは弾丸や音の速度よりもさらに遅いですが、これに必要なエネルギーは驚くべきものです。追加の人工供給源なしに、体がどのようにしてそれを得ることができるかを想像するのは困難です。

しかし、スパイダーマンの糸の強さは非常に「科学的」です。クモの巣は地球上で最も強いポリマーの 1 つです。その引張強さは約 1000 MPa で、Araneus diadematus クモのフレームスレッドは 2700 MPa に達します。最高グレードの高炭素鋼であっても、このような指標を達成することはできません。したがって、すでに 3 mm のスパイダーマンケーブル (強度を 1000 MPa とする) は 7000 N 以上の荷重に耐えることができ、最大 720 kg の荷重、つまり普通の人の体重に耐えることができます。フォール時の強烈な加速。

クモ類の網は腹部の後ろにある特殊な腺から分泌され、同じ動物が異なる特性を持つ網を形成する数種類の腺を持っている場合があります。しかし、いずれにせよ、その化学組成の点で、それはシルクプロテインに非常に近い特別なタンパク質です。その鎖には、グリシン (アミノ酸の中で最も小さく、ポリマー鎖に柔軟性を与えます) とセリン (生物の中で硫黄を含む唯一のアミノ酸であり、タンパク質の形状を強化する追加の結合を形成することができます) が豊富に含まれています。）。そして、タンパク質の特定の部分には、例外的な量の 3 番目のアミノ酸、アラニンが含まれています。

なぜこれらすべての詳細が必要なのでしょうか? しかし、クモのスピドロインタンパク質の特殊な微細構造を作り出すのは彼らです。アラニン領域は密に詰まった結晶領域を形成し、グリシン領域はそれらの間に非晶質の弾性結合を形成します。空気中で乾燥させると、構造全体が強化され、クモが巣の一部を織る糸が形成されます。このプロセスも難しいですが、Web の合成はさらに困難です。クモはスピドロインの生産に非常に多くの資源を費やすため、古い糸や損傷した糸を再利用するために自分で食べることがよくあります。

エイリアンウェブ

ウェブを「飼い慣らして」実験室で、そして産業規模で生産する試みは、何十年も続いています。この時代に、クモからスピドロイン遺伝子を同定して単離し、他の生物に移すことができたので、今日では特別に飼育されたカイコやクモだけでなく、遺伝子組み換えされた大腸菌からもタンパク質ポリマーを抽出できるようになりました。タバコやジャガイモ、そしてクモタンパク質遺伝子を持つ動物のヤギ乳からも。実際、この分野における主な技術的問題は、この貴重な資源から糸を織るという点にあります。

クモは、非常に複雑なクモ膜システムを使用しています。乳、爪、髪の毛とは異なり、この物質は、宝石のような微妙な合成プロセスを必要とします。スピドロインは、厳密に定義された低速で放出され、望ましい硬化段階にある特定の瞬間に絡み合う必要があります。したがって、一部のクモの腺は非常に複雑で、巣の連続的な「成熟」とその形成のためのいくつかの別々の貯蔵所を含んでいます。スパイダーマンがどうやって時速150kmのスピードで織ることができるのか、想像することさえ難しい。しかし、スピドロインを単に合成することは、完全に未来人の能力の範囲内です。

いいえ、遺伝子のようなものは、それが普通の動物であれ、放射性クモであれ、咬傷によって伝達されることはありません。「誘発された」放射線自体は、強い放射線を生き延びたクモの咬傷の中に保存される可能性がありますが、その毒が純粋なプルトニウムで構成されている場合を除き、私たちにとって深刻なレベルに達する可能性は低いです。そして、「突然変異誘発酵素」がピーター・パーカーに必要な超能力を与えることはほとんどなかっただろう。知られている限り、これらは自然界には存在しません。それどころか、私たちの体は常にランダムな突然変異と戦っており、タンパク質の軍隊全体が損傷した DNA を「修復」するのに常に忙しいのです。これらのタンパク質の働きを抑制すると突然変異のレベルが増加しますが、この場合でも、ピーター・パーカーはランダムな突然変異が伴う腫瘍性疾患のいずれかで単純に死亡する可能性が最も高くなります。

私たちが必要とするスピドロインタンパク質の遺伝子を一口で摂取できるとは考えにくいです。これを行うには、DNA の特定の断片が体内に侵入するだけでなく、免疫系による攻撃を回避しながら、細胞膜、次に核膜を貫通し、最終的に染色体の活性部位に組み込まれる必要があります。これが偶然に起こるとは想像しにくいです。ウイルスは、何十億年も、数え切れない世代にわたって、この単純なスキルを磨いてきたのです。したがって、いつか科学がボランティアのパーカーを本物のスパイダーマンのようなものに変えるという希望を与えることができるのはウイルスです。

エネルギーとナノテクノロジー

実際、2010年にクモのタンパク質を含むミルクを生産するヤギが生産されたとき、科学者たちは遺伝子を導入するために改変ウイルスを使用した。細胞に害を及ぼすことはできませんでしたが、細胞に付着して内部にスピドロイン遺伝子の人工類似体を送達する能力を保持していました。ちなみに、この方法で得られたポリマーは、Nexia Biotechnologies が BioSteel ブランドで宣伝した非常に耐久性のある素材に織り込むことができましたが、製造プロセスは決して経済的に正当なコストと規模に達しなかったため、現在、同社は破産した。しかし話は逸れます。

スピドロインの合成に必要な DNA 断片は、一細胞胚の段階でヤギに導入されました。その後、これらの遺伝子は形成された生物体のすべての娘細胞に組み込まれることになりましたが、科学者らはこれらの遺伝子を、母乳の合成に関与する細胞でのみ活性となるゲノムの部分に組み込みました。ピーター・パーカーをスパイダーマンに変えたいなら、もっと大変な苦労が伴うだろう。第一に、標的遺伝子は成体生物の染色体に現れ、皮膚の特定の領域にある多くの形成細胞に直ちに現れ、あらゆる場所の目的の領域に組み込まれなければなりません。

理論的には、これは現在さまざまな段階の研究と実験室でのテストが行われている最新テクノロジーに加えて、さらに遠い将来の問題として残るいくつかのアイデアによって可能になる可能性があります。特に、改良された CRISPR/Cas 法は、染色体の目的の領域への遺伝子の正確な組み込みを約束します。これは特別な細菌酵素と RNA のセットを使用し、厳密に定義された場所で DNA 鎖を確実に切断します。細胞自身の酵素はすぐにこの人為的損傷を修復し、最初に発生する「パッチ」（通常は、Cas タンパク質と一緒に導入される、人間が必要とする遺伝子の断片）を利用します。

レトロウイルスは、ヤギで行われたように、分子セット全体を送達するための輸送手段を提供することができる。そして、ナノテクノロジーにより、ウイルス粒子の殻に、例えば磁場に反応する要素を装備して、成人ピーター・パーカーの必要な細胞内で厳密に遺伝子組み換えを活性化することが可能になる。はるかに複雑で異なる働きをするクモ膜が、どのようにして彼の皮膚の細胞から、そして明らかに汗腺や皮脂腺から得られるのかを想像するのはさらに難しい。しかし、主な問題は依然として代謝です。

鳥の飛行、ヘビの毒、人間の脳と同様に、巣は驚くほど複雑な適応であり、膨大な動物群の成功を可能にした進化の真の傑作です。しかし、脳、飛行、毒素やクモの巣の合成は、身体にとって非常にコストのかかる適応です。オーストラリアのクサリヘビの近縁種を使った実験では、毒タンパクの供給を徐々に回復させるためには、咬まれた後、代謝率をほぼ70％増加させる必要があることが判明した。何百メートルもの太いクモ膜ロープを合成するには、人の代謝はどのくらい増加する必要がありますか? どれくらいの量の食べ物が必要で、どれくらいのカロリーがあればよいでしょうか? このすべての推論は、本物のスパイダーマンに対する私たちの夢に終止符を打つように思えます。

あとがきの代わりに

ウェブを合成できる人材を少しずつ獲得したいとしても、ピーター・パーカーにスピドロイン遺伝子を導入するだけでは十分ではありません。同じ指摘が私たちの場合にも当てはまります。私たちは彼のクモ膜を成長させ、強化された新陳代謝を提供し、さらなるスピード、敏捷性、バランス、そしてウェブの合成のためのエネルギーを与えなければなりません。これは私たちの体内ではほとんど不可能であり、そのような実験が行われる可能性は低いです。しかし、クモの巣ポリマー自体の力が遅かれ早かれ私たちの役に立ち、超強力で軽量の衣服、ケーブル、医療用、複雑な光学用の新しい驚くべき素材を手に入れることになるでしょう。おそらくそのような製品は、素晴らしいスパイダーマンほど印象的には見えないかもしれませんが、間違いなく同じくらい多くの命を救います。

バーチャルヒーロー

ビデオゲーム「」の正式リリースが9月7日に行われました。スパイダーマンに関するこれまでのすべてのゲームとは異なり、お気に入りのスーパーヒーローの姿で敵を倒すだけでなく、彼のスーパーヒーロー的な人生のエピソードを 1 つだけ説明するわけでもありません。 Insomniac Games は、スパイダーマンのファンにアピールするストーリーを特別に作成しました。

多くのティーンエイジャーは、同名の映画を見た後、どうすればスパイダーマンになれるのか疑問に思いました。この映画では、若者が放射性昆虫に噛まれた後、特殊な能力を手に入れました。映画の外では、クモの毒は多くの場合人間にとって致命的であるため、この道はおそらく何も良いことをもたらさないでしょう。私たちをそれから守ってくれるのは、クモが人間を十分に刺すことができないということです。

したがって、新しいスパイダーマンになるための他の方法を考え出す必要があります。もちろん、適切なコスチュームを購入する価値はありますが、これは伝説のヒーローの外観を作成するだけです。映画のように壁を登る方法をマスターするには、手足だけを使って 6 時間で最も高い超高層ビル (ブルジュハリファ、828 メートル) を登った有名なフランスのロッククライマー、アランロバートの経験を参考にしてください。

50歳の誕生日の1年前にこのような偉業を達成するために、アランは12歳から当時の偉大な登山家についての映画を見てトレーニングを始めました。それから彼は、他のヒーローや価値観がどのように存在するかについて考えませんでした。しかし、私たちの時代には、A.ロバートはまさにそのようなニックネームを受け取りました。長年の訓練と稀有な大胆不敵さに加えて、有名な登山家は適切な身体的特徴を持っています - 彼は身長が低く（1.5メートル強）、体重が軽いです。

スパイダーマンになる方法を考えている人は、まず自分の体型を改善する必要がありますが、おそらく近い将来、ハイテクの分野からいくつかの追加を得ることが可能になるでしょう。科学者たちは、手に組み込まれた「射撃」ウェブの作り方をまだ学んでいませんが、超粘着性の材料を作成することに成功しました。

アクロン大学の代表者らは、ヤモリトカゲの動きに基づいて、表面に強い接着力を生み出す多数のナノチューブを含む表面を作成した。大人はそのようなフィルムの小さな部分にぶら下がることができ、将来的には壁や天井に沿って移動するためのスーツを作成することが可能になります。しかし、十分に発達した筋肉がなければ、これは不可能です。したがって、おそらくこれらの材料は宇宙でロボットを動かすために使用されるでしょう。

「スパイダーマンになる方法」という質問は、50 年以上にわたって少年や男性の間で尋ねられてきました (このテーマに関する最初のコミック本は 1962 年に出版されました)。おそらく、このヒーローの人気が長く続いているのは、特殊効果によるものではなく、彼の行動の動機によるものでしょう。どのシリーズでも、スパイダーマンは誰かを救い、悪と戦います。これにはカラフルな衣装や特別なウェブは必要ありません。

「黒人のスパイダーマンになる方法」は、それほど広く知られていないトピックです。この衣装は、前世紀 (1984 年から 1988 年) に映画のヒーローが着用したものです。漫画のキャラクターには、伝統的な白と黒のツートンカラーのスーツから、新しい技術装置を備えたアーマースーツまで、合計 4 つのコスチュームがありました。外見に関係なく、虐げられている人々を助け、弱い人々を守るという本質は決して変わりませんでした。

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