臺灣時間7月3日上映的《蜘蛛人：離家日》不僅是一部續作電影，也是漫威宇宙自《復仇者聯盟：終局之戰》之後的階段性結局，著實令人期待。談到蜘蛛人的超能力讀者們應該都耳熟能詳，包括發射蜘蛛絲、蜘蛛感應、攀牆、異於常人的力量與敏捷…等，其實目前也有一些師法蜘蛛的科技已經應用在人類的日常生活中了，就讓我們一探究竟吧！

令全球蜘蛛人(Spider-Man)影迷最興奮的時刻大概莫過於2016年《美國隊長：英雄內戰》(Captain America: Civil War)中蜘蛛人翻身一躍奪走了美國隊長的盾牌，也正式宣告這位元老級的復仇者聯盟成員終於回「家」了。

1996年，創造蜘蛛人的漫威工作室(Marvel Studios, LLC)因瀕臨破產而將旗下超級英雄漫畫的影視發行版權兜售給其他電影公司，例如，X戰警(X-Men)以及驚奇4超人(Fantastic Four)的版權是由20世紀福斯(20th Century Fox)所買走，而人氣最高的蜘蛛人版權則是由索尼影視(Sony Pictures)獲得。

這說明了為何在先前漫威宇宙(Marvel Cinematic Universe, MCU)的電影中總是不見金鋼狼(Wolverine)或是蜘蛛人的身影。不過，MCU自2008年《鋼鐵人》(Iron Man)開始到《復仇者聯盟》(The Avengers)的上映，光從票房就能證實這個系列已取得巨大的成功，因此也讓原本想獨占蜘蛛人電影的Sony願意與Marvel商討合作的可能。

2015年2月Sony與Marvel終於談成了合作條件，當中最重要的就是讓蜘蛛人得以在MCU的系列電影中出現，而Sony在持續擁有蜘蛛人版權的同時更能因其他MCU角色的加持而大大提昇票房收入，達成雙贏的局面，例如鋼鐵人就曾以導師的身份客串2016年的《蜘蛛人：返校日》(Spider-Man: Homecoming)。

本月熱映的《蜘蛛人：離家日》(Spider-Man: Far From Home)則是蜘蛛人回歸MCU後的第二部獨立電影，內容是講述主角彼得帕克(Peter Parker)在經歷「彈指事件」後，決定暫時卸下英雄的身分，與高中好友來趟悠閒的歐洲之旅，然而卻沒想到神盾局局長尼克福瑞(Nick Fury)卻毫無預警地現身，希望他調查幾宗橫跨城市、造成重大死傷的神祕怪物攻擊事件。

想當蜘蛛人？ 先學怎麼吐絲！

在蜘蛛人加入MCU之前，相信讀者應該都還記得2002~2007年由陶比麥奎爾(Tobey Maguire)所飾演的蜘蛛人三部曲，而陶比版蜘蛛人與目前由湯姆霍蘭德(Tom Holland)飾演的版本最大的不同就是發射蜘蛛絲的方式。

陶比版蜘蛛人在被輻射感染的蜘蛛咬傷後，體內就能自行製造蜘蛛絲，並可由雙手的手腕內側進行發射，而湯姆版蜘蛛人則是為了更貼近原作漫畫的設定，改為在雙手的手腕內側配戴特製發射器，其身體並無製造蜘蛛絲的能力。

當然，真正的蜘蛛一定能自行產出蜘蛛絲，但發射蜘蛛絲的部位並不是在肢體，而是從腹部稱為「絲疣(亦稱絲囊)」(Spinneret)的構造所擠出(Extrude)。大多數的蜘蛛擁有三對絲疣，不過也有蜘蛛是一對、兩對或四對的例外情況，且不同蜘蛛種類的絲疣形狀、排列方式等都有著明顯的差異。

當我們用顯微鏡觀察，會發現每對絲疣上亦具有許多的突起，稱為吐絲管(Spigot)，是吐出蜘蛛絲的開口，而管內則有控制閥可控制吐出的量。從絲疣往內延伸會有細管與「絲腺」(Silk Gland)相連，絲腺是專門分泌絲蛋白的腺體，絲蛋白在蜘蛛體內時呈現液態，但經過吐絲管時，由於壓力的作用，分子會重新排列而成為固態的絲線。

目前已知的蜘蛛絲腺有7種，因其所能製造胺基酸的種類與比例皆不相同，讓蜘蛛得以製造出各種性質、功能不同的蜘蛛絲，每一種蜘蛛至少會有3種絲腺，其中又以織網性蜘蛛的絲腺稍多，但現今仍尚未有任何一種蜘蛛擁有所有種類的絲腺。(詳見表一)

在蜘蛛人的電影當中，蜘蛛絲不但能讓蜘蛛人在高樓大廈中擺盪，攔截翻覆的卡車，甚至還被用來支撐一分為二的輪船，這也顯示了蜘蛛絲有著極其特殊的物理特性。

根據研究，蜘蛛絲不但具有極高的強度(單位截面積下的張力較鋼絲還大)，還有絕佳的延展性(可延伸至原長度的1.4倍仍不會斷裂)，且到攝氏零下40度仍可維持以上相同的特性。更特別的是，蜘蛛絲的重量極輕，將一條能環繞地球一圈長度的蜘蛛絲拿去秤，其重量竟少於500公克。

表一／目前已知的7種蜘蛛絲

蜘蛛絲供不應求 基因改造蜘蛛「菌」

因為蜘蛛絲具有高強度、彈性好、柔軟、質輕，甚至還有能抑菌等特點，自古以來就有許多人試圖將蜘蛛絲融入於生活之中，例如1709年法國的財務大臣弗朗索瓦．席萊爾(Francois Xavier Bon de Saint Hilaire)就曾蒐集數百顆蜘蛛卵囊，經過煮沸、洗滌並乾燥，將絲線精心編織成一雙銀色的長襪並獻給當時的國王路易十四。

爾後，關於蜘蛛絲應用的研究未曾停歇，其中較受矚目的發展包括了軍事科學、醫療衛生等應用。在軍事科技方面，由於蜘蛛絲能吸收巨大衝擊的能量，且僅需極微量就能達成防彈的效果，比現行防彈衣材料克維拉(Kevlar)纖維還要更輕，未來甚至可望將防彈衣做成如T恤般輕便。

醫療衛生方面，古時候就曾記載能利用蜘蛛絲來幫助傷口癒合，原因是蜘蛛絲與人體有高度生物相容性，不會造成排斥現象，傷口癒合後能自行生物降解，並具殺菌性可抑制傷口的細菌和真菌感染。另外，絲蛋白還能促進凝血的功能，在應用上是傷口敷料或組織修復工程非常理想的生物材料。

然而，天然蜘蛛絲的取得不易，且從一隻蜘蛛身上能抽取的絲量也十分稀少，更重要的是蜘蛛實在難以馴養，正如席萊爾曾表示，「在箱中飼養蜘蛛，最後只有一種結果，就是牠們會相互攻擊並吃掉彼此。」

因此，過去許多科學家一直想利用基因改造的方式讓其他物種的生物吐出蜘蛛絲，聽起來是不是與彼得帕克被蜘蛛咬傷而變成蜘蛛人有些相似呢？例如，科學家就曾嘗試對蠶(Silkworm)進行基因改造，其他還有山羊細胞、菸草植物細胞、大腸桿菌、酵母菌等，希望能在實驗室製造出蜘蛛絲的蛋白質原料。

目前，最有名的例子之一是美國一家生物技術公司Bolt Threads，創立於2009年並專注於開發「微絲」(Microsilk)以供紡織業或其他領域使用，他們選擇使用酵母菌大量發酵生產絲蛋白，並利用十分細小的孔洞將絲蛋白擠壓出來再旋轉成纖維的樣貌。

Bolt Threads的CEO丹·維德邁爾(Dan Widmaier)表示：「就算已經不需要蜘蛛來製造蜘蛛絲，生產過程仍有很大的困難要克服。」他指出，只要蛋白質純度、pH值或溫度稍有差錯，絲蛋白原液就會變成一團黏稠的混合物，形成小珠子的形狀而非線狀。

因此，Widmaier十分自豪在2017年成功推出人工蛛絲領帶，每條領帶相當於9萬公尺的蜘蛛絲，首批全球僅限量50條，售價為314美元。

跳蛛全身佈滿絨毛能察覺環境的細微變化，腳上的毛可以讓牠在光滑表面上移動。(圖片來源/ PIXNIO網站)

助無人機閃避 靈感來自蜘蛛感應

除了發射蜘蛛絲，另一個蜘蛛人最為人所知的超能力大概就是「蜘蛛感應」(Spidey-Sense)了吧！十分經典的一幕就曾出現在《復仇者聯盟：無限之戰》中，當外星戰艦入侵紐約時，坐在校車上的彼得帕克因感受到危機來臨而使得手臂的寒毛瞬間豎起。

不過，這樣的蜘蛛感應常常被誤解為「預知能力」，但實際上更精確的描述是在事情發生的第一時間透過察覺，以近乎閃電般的速度做出反應。當我們仔細觀察蜘蛛的外表，會發現其身上、腿上皆佈滿著細小、敏感的纖毛，讓蜘蛛能察覺到環境中非常微小的變化，甚至是空氣中振動頻率的改變。

這樣的「蜘蛛感應」能幫助避開被掠食的危險，也進一步提高捕捉獵物的效率，例如當獵物碰觸蜘蛛網時，蜘蛛瞬間就能從蜘蛛網震動頻率的改變察覺出來。

不過，有趣的是，蜘蛛對於風吹或灰塵落下所產生的振動並不會有所反應。

今年5月，美國普渡大學(Purdue University)工程團隊就根據這樣概念作為靈感，開發出一種超薄的電容感應器，它能從環境中接受訊息，並根據所設定的閾值過濾數據，當判斷為有效訊號時感應器還會改變形狀，最重要的是，它不需要電源。

該研究的第一作者Andres Arrieta說：「大自然並不會收集每一則數據，它會過濾出了它所需要的東西。」他認為，儘管目前科技的進步大幅提昇了資料運算的能力，但收集數據的速度卻也更快速地成長，因此採用「蜘蛛感應」的偵測方式或許能改善大數據運算能力不足的狀況。
由於這類感測器不需持續檢查無關的訊號才能做出決定，系統僅需以較低的能量及運算能力來運行，且感測器的尺寸亦不需太大，因此研究團隊認為這項成果可應用在未來飛機、無人機或自駕車上。

目前在自動避障技術上，主要是依賴超音波、雷達、光學等感應器的協同工作，以獲得道路、車輛位置和障礙物等訊息，然而在安裝上數量龐大的感測器後，卻依然很容易出現令人意想不到的差錯。

因此，「蜘蛛感應」的開發或許能幫助各式交通工具對行駛中的突發狀況做出即時反應，或是讓無人機、自駕車能夠到更複雜的環境中行動。

生技小辭典

克維拉纖維

克維拉(Kevlar)纖維是美國杜邦公司(DuPont)於1965年推出的一種芳香聚醯胺類合成纖維，化學學名為「聚對苯二甲酰對苯二胺」，而化學式的重複單位則是「-[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-」。

克維拉纖維具有極佳的抗拉能力，抗拉伸強度為相同質量鋼鐵的5倍，但其密度僅是鋼鐵的1/5左右(克維拉纖維密度約1.44克/立方公分；鋼鐵密度則約7.86克/立方公分)。自1970年後，克維拉纖維便開始被用於替代賽車輪胎中的部分鋼材，現今更被廣泛使用在船身、飛機、軍用頭盔、防彈背心等。

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 67