Một mạng nhện giăng giữa cành cây, sáng sớm rung rinh dưới giọt sương, trông mỏng manh đến mức tưởng chỉ cần một cái chạm nhẹ là tan vỡ. Nhưng ít ai biết rằng, nếu so sánh từng gram, sợi tơ giữ mạng đó bền hơn cả thép.
Các nhà khoa học đã đo được độ bền kéo của tơ nhện vào khoảng 1 gigapascal, tương đương hoặc thậm chí cao hơn một số loại thép hợp kim. Đặc biệt, nó có độ dai vượt trội – nghĩa là không chỉ khó đứt mà còn chịu được kéo giãn rất tốt trước khi vỡ. Trong khi Kevlar, vật liệu dùng làm áo giáp chống đạn, có độ dai trung bình khoảng 30 MJ/m³, thì tơ của loài Darwin’s bark spider có thể đạt tới 350 MJ/m³, có mẫu chạm ngưỡng 520 MJ/m³ – gấp hơn 10 lần Kevlar.
Sức mạnh này bắt nguồn từ cấu trúc phân tử độc đáo. Tơ nhện được dệt từ protein spidroin, có hai vùng trái ngược nhau: một vùng tinh thể giàu alanine tạo độ cứng, và một vùng vô định hình giàu glycine tạo độ đàn hồi. Khi kết hợp, chúng tạo nên một vật liệu vừa cứng lại vừa dẻo, như sự phối hợp kỳ diệu giữa đá và cao su trong cùng một sợi tơ mảnh mai hơn sợi tóc. Chính sự cân bằng này khiến tơ nhện khó có vật liệu nhân tạo nào sánh kịp.
Điều đáng kinh ngạc hơn là nhện tạo ra loại tơ này hoàn toàn tự nhiên, không cần nhiệt độ cao, không hóa chất độc hại, chỉ từ quá trình biến đổi protein trong tuyến tơ. Trong khi đó, con người mất hàng trăm năm mới chế tạo được thép, rồi Kevlar, rồi sợi carbon, vẫn phải đánh đổi bằng năng lượng khổng lồ và quy trình phức tạp. Tiến hóa, bằng cách nào đó, đã đi trước khoa học một bước dài.
Không dừng lại ở sự tò mò, tơ nhện đang truyền cảm hứng cho hàng loạt nghiên cứu công nghệ. Các nhà khoa học đã thử tạo tơ sinh học từ vi khuẩn biến đổi gene để dệt ra vật liệu dùng trong y tế: khung tái tạo xương, băng vết thương siêu bền nhưng lại tương thích sinh học. Một số dự án thời trang còn hướng tới vải “tơ nhện nhân tạo” vừa nhẹ vừa bền, thay thế sợi tổng hợp gây ô nhiễm. NASA thậm chí từng xem xét tơ sinh học như vật liệu tiềm năng cho trang phục phi hành gia trong các sứ mệnh lên sao Hỏa.
Thật khó tin rằng những ứng dụng đó bắt đầu từ một sinh vật nhỏ bé trong góc tường. Một con nhện chỉ mất vài phút để dệt nên chiếc mạng đủ để bẫy côn trùng, nhưng ẩn trong đó là cả một kho tàng công nghệ sinh học. Nó không biết đến công thức hóa học, cũng chẳng có phòng thí nghiệm, nhưng sản phẩm nó tạo ra khiến các kỹ sư hàng đầu thế giới phải học hỏi.
Một sợi tơ trong suốt, rung rinh trong gió, trông mong manh đến mức tưởng sẽ biến mất ngay sau một cái khẽ chạm. Nhưng thực ra, nó đang âm thầm chứng minh rằng thiên nhiên giấu những công nghệ siêu việt nhất trong những thứ bình thường nhất. Và biết đâu, trong khi ta còn loay hoay chế tạo vật liệu mới, câu trả lời đã có sẵn từ hàng triệu năm trước, treo lơ lửng trong góc phòng, trên sợi tơ nhện mảnh mai.