거미줄
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1. 개요
거미줄은 거미가 배 끝에 있는 방적돌기에서 생산하는 실로, 안전, 먹이 포획, 둥지 건설 등 다양한 목적에 사용된다. 거미줄은 형태와 기능에 따라 나선형 둥근 거미줄, 얽힌 거미줄, 깔때기 거미줄, 관 모양 거미줄, 시트 거미줄 등 여러 종류가 있다. 거미줄은 거미의 종류에 따라 점착성 또는 솜털 같은 실크를 사용하며, 수직, 수평 또는 다양한 각도로 쳐진다.
거미줄은 먹이 포획, 이동, 주거 및 번식 등 다양한 용도로 활용되며, 같은 무게의 강철보다 강하고 탄성이 뛰어나 방탄복, 인공 힘줄 등 산업 분야에서 활용될 가능성이 연구되고 있다. 거미줄의 접착제는 습도를 이용해 끈적함을 유지하며, 신경독이나 항균 물질을 포함하기도 한다. 또한, 거미줄은 전기 전도성을 띠어 먹이를 잡는 데 도움을 준다.
인간은 전통적으로 거미줄을 지혈 및 상처 치유에 사용했으며, 예술 작품, 약물 효과 측정, 악기 제작, 망원경 부품, 나노입자 촉매 등 다양한 분야에서 활용했다. 영화, 문학, 미술 등 다양한 문화 영역에서도 으스스한 분위기 연출, 시간의 흐름 묘사, 상징적 이미지 등으로 활용된다. 드물게 여러 거미가 함께 거대한 거미줄을 만드는 경우가 있으며, 무중력 상태에서도 거미줄을 칠 수 있음이 확인되었다.
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| 거미줄 | |
|---|---|
| 거미줄 | |
 | |
| 유형 | 거미가 만드는 구조물 |
| 재료 | 거미 실크 |
| 특징 | |
| 목적 | 먹이 포획 은신처 알 보호 |
| 구조 | 다양함 (정형, 불규칙형 등) |
| 재료 특성 | 가볍고 질김 탄력성 생분해성 |
| 거미줄의 종류 | |
| 정형망 (Orb web) | 특징: 나선형 모양, 접착성 물질로 덮임 예시: 정주성 배회 거미 |
| 불규칙망 (Tangle web) | 특징: 불규칙한 형태 예시: 유령거미과 |
| 깔때기망 (Funnel web) | 특징: 깔때기 모양의 은신처와 연결 예시: 깔때기거미과 |
| 튜브망 (Tube web) | 특징: 튜브 형태 예시: 육굴거미과 |
| 시트망 (Sheet web) | 특징: 넓은 시트 형태 예시: 접시거미과 |
| 그물망 (Triangle web) | 특징: 삼각형 형태 예시: 그물거미과 |
| 거미줄 실크 | |
| 생성 기관 | 실샘 |
| 종류 | 견인사 포획나선사 접착사 |
| 용도 | 구조적 지지 먹이 포획 알 보호 |
| 특성 | 인장 강도 신축성 생체 적합성 |
| 거미줄의 활용 | |
| 산업 | 방탄복 생체 재료 수술용 봉합사 |
| 의학 | 상처 치료 약물 전달 |
| 기타 정보 | |
| 위협 요인 | 환경 오염 서식지 파괴 |
| 보존 노력 | 거미 서식지 보존 및 연구 |
2. 실의 생산
거미는 배 끝에 있는 방적돌기라는 기관에서 실을 생산한다. 각 방적돌기 안에는 실샘이 있어, 여기서 만들어진 액체 상태의 단백질이 방적돌기를 통과하면서 굳어져 실이 된다.[69] 거미는 종류에 따라 최대 8가지의 서로 다른 실을 만들 수 있는데, 각각 끈적임, 강도, 탄성 등이 다르다.[7] 예를 들어, 안전을 위한 꼬리 실, 먹이를 잡기 위한 끈적한 실, 먹이를 감싸는 가는 실 등이 있다.[7]
거미줄은 형태와 기능에 따라 다양하게 분류된다. 야생에서 발견되는 거미줄의 종류는 매우 다양하며, 많은 거미들이 그들이 치는 거미줄에 따라 분류된다.
거미줄은 거미가 먹이를 쫓는 에너지를 절약하게 해주지만, 실을 만드는 데 많은 에너지가 소모된다. 그래서 거미는 종종 자신의 거미줄을 먹어 실을 만드는 데 사용된 단백질을 재활용한다.[7]
3. 거미줄의 종류
거미줄 구조에는 여러 종류의 실이 사용될 수 있으며, 거미의 종류에 따라 "점착성" 포획 실과 "솜털 같은" 포획 실이 있다. 거미줄은 수직, 수평, 또는 그 사이의 모든 각도로 설치될 수 있다. 이러한 공중 거미줄은 날개 달린 곤충의 진화와 함께 공진화했을 것으로 추정된다. 곤충은 거미의 주요 먹이이므로, 곤충은 거미의 먹이 활동에 강력한 영향을 미쳤을 가능성이 높다.[3][9]
시트 거미줄 위에 있는 얽힌 실은 날아다니는 곤충의 방향 감각을 잃게 하고 아래 거미줄에 갇히게 만들며, 새와 말벌과 같은 포식자로부터 거미를 보호하는 데 도움이 될 수 있다.[10] 여러 마리의 ''Nephila pilipes''(황금거미)가 집단으로 거미줄을 구축하여 모든 방향에서 새의 포식을 방어한다고 보고되었다.[11]
거미는 넓은 공간에 실을 쳐서 정교한 그물 모양의 구조를 만드는데, 이는 곤충과 같은 작은 동물을 잡기 위한 것이다. 일본에서는 예로부터 거미줄을 ''쿠모노스''(거미집)라고 불렀으며, 현재도 이 표현이 일반적이다.
거미가 생활하면서 만드는 구조물에는 구멍 속에 만드는 터널이나 난낭을 넣어 암거미가 함께 갇히는 텐트 모양 등이 있으며, 이러한 것들이 '집'이라고 불리기에 더 적합하다. 하지만 '거미집'이라고 불리는 것 중에는 실제로 집으로 기능하거나 그물과 집이 연결된 것도 있어, 그물과 집을 엄밀하게 구분하기는 어렵다.
둥근 거미줄에서 변형된 형태
다른 형태의 거미줄
거미줄을 치는 거미는, 거미가 치는 거미줄의 형태와 그 종이 속하는 분류군과의 관련성이 매우 강하다. 예를 들어, 둥근 거미줄(orb-weaver) 거미과나 긴턱 거미과(long-jawed)는 원형 거미줄을 치고, 꼬마거미과(comb-footed) 거미는 불규칙적인 거미줄, 접시거미과(sheet-web) 거미는 접시 모양의 거미줄을 친다.
3. 1. 둥근 거미줄의 구조와 제작
대부분의 둥근 거미는 수직으로 거미줄을 치지만, Uloborus diversus와 같이 수평으로 짓는 예외도 있다.[12] 둥근 거미줄을 만들 때 거미는 자신의 몸을 측정 도구로 사용한다. 둥근 거미줄을 만드는 방식에는 차이가 있는데, 특히 ''Zygiella x-notata''는 특징적인 누락된 구역이 하나의 신호 실로 교차되어 있는 것으로 알려져 있다.[13]
일반적으로 둥근 거미줄은 '''세로줄''', '''가로줄''', '''허리''', '''부착반''', '''계류사''', '''틀실''' 등으로 구성된다. 중심에서 방사형으로 뻗은 실을 '''세로줄'''이라 하고, 세로줄에 직각으로 동심원 모양으로 뻗은 실을 '''가로줄'''이라고 한다. 가로줄은 실제로는 동심원이 아니라 나선형으로 뻗어 있다. 거미줄 중심 부근에는 가로줄이 없고, 세로줄이 교차하는 곳에는 세로와 가로 실이 얽힌 중심부를 '''허리'''라고 하며, 거미는 보통 이곳에 자리 잡는다.
거미줄에서 끈적이는 부분은 가로줄뿐이다.[17] 가로줄을 자세히 보면 점액구가 염주처럼 늘어서 있는 것을 알 수 있다. 가로줄은 나선형으로 뻗어 있지만, 보통 거미줄 아래쪽이 더 촘촘하다. 이는 거미줄 아래쪽에서는 일부가 나선이 아니라 왕복으로 뻗어 있기 때문이다.
거미줄을 치기 위해 거미는 먼저 방적돌기에서 실을 내어 바람에 날려 보내 반대편에 걸리게 한 후, 그 실 위를 왕복하며 실을 강화하여 '''틀실'''을 만든다.[14] 따라서, 강의 흐름을 넘어 거미줄을 칠 수도 있다. 다음으로, 틀 안쪽에 세로줄을 방사형으로 배치한다. 세로줄을 다 치면, 중심에서 바깥쪽으로 나선형으로 굵은 '''발판실'''을 친다. 발판실은 나중에 가로줄을 칠 때 발판 역할을 한다.[15] 발판실을 다 치면, 바깥쪽에서 안쪽으로 가로줄을 치기 시작한다. 가로줄을 칠 때 거미는 세로줄에 방적돌기를 붙여 실을 연결하고, 중심을 향해 나아가다 발판실에 닿으면 바깥쪽으로 진로를 변경하여 다음 세로줄에 실을 연결하는 동작을 반복한다. 발판실이 가로줄을 치는 데 방해가 되면 끊어낸다. 최종적으로는 모든 발판실이 잘려나가고, 가늘게 가로줄이 쳐져 완성된다. 보통의 둥근 거미줄은 완성까지 1시간이 채 걸리지 않는다.[16]
황금거미는 거미줄 중심에 자리 잡지만, 푸른거미 등은 가장자리에 잎을 말아 둥지를 만들고 그 안에 숨기도 한다. 황금거미 종류는 거미줄에 지그재그나 X자 모양의 흰 띠를 붙이기도 하는데, 이를 '''은신띠'''(백대)라고 부른다.
일부 애굣거미류는 거미줄 위쪽에 세로줄 3개 분량의 가로줄이 없는 빈 공간을 만들기도 한다. 이러한 거미줄은 가로줄을 칠 때 왕복 운동만으로 만들어진다.
긴다리거미과의 거미줄은 수평으로 쳐지는 경우가 많다. 또한, 이 종류에서는 거미줄 중심의 거미가 멈추는 위치를 갉아 먹어 구멍을 만들기도 한다.
3. 2. 거미줄 정리
거미 중에는 밤에만 거미줄을 치는 종류가 많다. 저녁에 거미줄을 치고, 새벽에는 치워버린다. 이때, 거미줄을 치는 순서의 거의 역순으로 규칙적으로 거미줄을 정리한다. 틀만 남겨두고 다음에도 사용하는 경우도 있다.
정리한 거미줄을 어떻게 처리하는지에 대해, 파브르는 거미가 그것을 먹는다고 관찰했다. 이후 거미가 거미줄을 뭉쳐 날려버린다는 관찰도 나왔다.[1] 그러나, 방사성 동위 원소를 이용한 조사 결과, 적어도 일부 거미는 거미줄을 먹고 재활용하는 것으로 확인되었다.
4. 거미줄의 변형 및 진화
거미줄은 원시적인 형태에서 점차 복잡하고 정교한 형태로 진화해왔다. 조롱박거미의 거미줄은 발판 실을 남기고 세로 실이 분기되며, 그 전후에 보조 거미줄이 붙어 전체적으로 입체적인 형태를 띤다.[62] 왕거미는 둥근 거미줄의 중앙에서 몇 개의 세로 실 부분만 남은 부채꼴 모양의 거미줄을 친다. 가로 실이 있는 구획 반대편에는 1개의 실이 쳐져 있고, 거기에 거미가 멈춰 있다.[62] Cyrtophora영어속의 거미줄은 입체적인 틀 실에 지지된 시트를 가지는데, 언뜻 보면 잎거미과의 것과 비슷하지만 시트 부분은 원망과 같은 격자 모양의 그물코로 되어 있어 원망의 변형으로 생각할 수 있다. 다만, 점액구가 있는 가로 실은 없다.[62] 무당거미과 등의 거미줄은 기본적으로 원망이지만, 세로 실을 평면이 아닌 입체적으로 치기 때문에 불규칙망처럼 보이기도 한다.[62]
거미줄의 진화 과정은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 지하 생활을 하는 원시적인 거미의 둥지 입구에서 뻗어 나온 실이 점차 발전하여 다양한 형태의 거미줄이 된 것으로 추정된다.[62] 김라거미와 같은 원시적인 거미류나 토타테거미, 지그모 등은 대부분 지하에 구멍을 파고 생활하며, 둥지 입구에 실로 만든 문을 가지거나 입구 주변에 실을 방사상으로 뻗는다. 이러한 실은 작은 동물의 움직임을 감지하여 먹이를 사냥하는 데 사용된다. 깔때기거미과와 같이 구멍 입구에서 더 많은 실을 뻗어 시트 모양으로 만드는 경우도 있는데, 이러한 형태가 거미줄의 기원으로 여겨진다.[62]
깔때기거미류의 거미줄이 더 높은 위치로 옮겨지면 평거미과 등의 선반 거미줄이 되고, 이 선반 거미줄의 수평 시트가 발전하면 접시거미과의 접시 거미줄이 된다는 가설이 있었다. 그러나 현재는 체판(실젖꼭지 옆에 위치한, 거미줄을 생산하는 기관)을 가진 무리와 그렇지 않은 무리가 독립된 계통이라는 설이 부정되는 경우가 많고, Cyrtophora영어속은 전형적인 원망을 치는 굴뚝거미속과 자매군을 이루는 것으로 여겨져 위의 가설은 받아들이기 어렵다.[62]
거미줄을 치는 거미는 거미줄의 형태와 그 종이 속하는 분류군 사이에 관련성이 강하다. 예를 들어, 애기거미과나 긴턱거미과는 원형 거미줄을 치고, 꼬마거미과는 불규칙적인 거미줄, 접시거미과는 접시 모양의 거미줄을 친다. 물론 예외도 많지만, 거미줄의 구조는 거미의 계통을 파악하는 데 중요한 단서가 된다.[62]
5. 거미줄의 활용
거미는 넓은 공간에 실을 쳐서 정교한 그물 모양의 구조를 만드는데, 이는 곤충과 같은 작은 동물을 잡기 위한 것으로, 인간의 물고기 잡는 그물과 비슷한 기능을 한다.
거미줄을 모아 캔버스로 삼은 그림인 Cobweb painting|코브웹 페인팅영어이 있다.
고대 그리스 시대부터 거미줄은 출혈을 멈추는 효과가 있다고 알려져 상처 부위에 사용되었으며, 현대 의료 기술에서는 창상피복재로서의 유용성이 확인되었다.[63][64]
일부 거미는 거미줄을 청각에 사용하기도 하는데, 거대한 거미줄은 확장 가능하고 재구성 가능한 청각 센서 역할을 한다.[18]
일본에서는 예로부터 거미줄을 '쿠모노스'(くもの巣, 거미집)라고 불렀지만, 옛날에는 '쿠모노이'(くもの網, 거미 그물)라고 부르는 경우도 많았다. 현재는 '쿠모노스'(クモの巣, 蜘蛛の巣, 거미집)라고 부르는 것이 일반적이다.
5. 1. 먹이 포획
대부분의 거미는 거미줄을 이용해 먹이를 잡는다. 거미는 복부 끝에 있는 방적돌기 샘에서 실을 생산하는데, 이 실은 먹이를 잡거나, 이동하거나, 짝짓기를 하는 등 다양한 용도로 사용된다.[7] 거미줄을 이용하면 거미는 먹이를 쫓아갈 필요 없이 에너지를 절약하면서 먹이를 잡을 수 있으므로 효율적인 먹이 획득 방법이 된다.[3] 하지만, 거미줄을 만드는 것 자체가 에너지 소비가 크다는 단점도 있다. 시간이 지나면 실의 끈적임이 사라져 먹이를 잡는 데 비효율적이게 되기 때문에 거미는 자신의 거미줄을 먹어서 재활용하기도 한다.[7]야생에는 여러 종류의 거미줄이 있으며, 거미는 그들이 치는 거미줄에 따라 분류된다.
| 종류 | 특징 | 해당 거미 |
|---|---|---|
| 나선형 둥근 거미줄 | 주로 애기거미과, 긴턱거미과, 울로보리과에 속한다. | 애기거미과, 긴턱거미과, 울로보리과 |
| 얽힌 거미줄 (꼬마 거미줄) | 꼬마거미과에 속한다. | 꼬마거미과 |
| 깔때기 거미줄 | 원시 땅거미류 및 현대 깔때기거미류로 분류된다. | 원시 땅거미류(Hexathelidae) 및 현대 깔때기거미류(Agelenidae) |
| 관 모양 거미줄 | 나무 밑동 위나 땅을 따라 뻗어 있다. | |
| 시트 거미줄 |
점착성 포획 실크와 "솜털 같은" 포획 실크가 거미줄 구조에 사용될 수 있다. 거미줄은 수직, 수평 또는 그 사이의 모든 각도로 있을 수 있다. 이러한 종류의 공중 거미줄은 날개 달린 곤충의 진화와 함께 공진화했을 것으로 추정된다. 곤충은 거미의 주요 먹이이므로, 곤충은 거미의 먹이 활동에 강력한 선택적 힘을 가했을 가능성이 높다.[3][9]
모든 거미가 거미줄을 사용하여 먹이를 직접 포획하는 것은 아니다. 늑대거미처럼 은신처에서 덮치거나, 열린 공간에서 쫓아 잡기도 한다. 그물 거미는 먹이를 잡기 위해 작은 그물을 짜서 앞다리에 부착하고, 먹이가 나타나면 앞으로 돌진하여 희생자를 그물로 감싸고 물어서 마비시킨다.
물거미와 조간대 종인 데시스 마리나는 거미줄을 사용하여 물속에 공기를 가두어 오랫동안 잠수해 있을 수 있다.[19][20]
5. 2. 이동
일부 거미는 실을 꼬아서 바람을 타고 새로운 위치로 이동한다.5. 3. 주거 및 번식
물거미나 조간대(潮間帶) 종인 데시스 마리나는 거미줄을 사용하여 물속에 공기를 가두어 오랫동안 잠수할 수 있다.[19][20] 거미가 생활하면서 만드는 구조물로는 구멍 속에 만드는 실로 만든 터널이나 알주머니(난낭, 卵囊)를 넣어 어미 거미가 함께 갇히는 텐트 모양의 것 등이 있으며, '집'이라고 불려야 하는 것은 이러한 것들이 적합하다. 하지만, '거미집'이라고 불리는 것 중에는 실제로 집으로 기능하는 것, 그물과 집이 연결되어 있는 것 등이 있어, 엄밀하게 그물과 집을 구분하는 것은 어렵다.6. 거미줄의 물리적, 화학적 특성
거미줄은 같은 무게의 강철보다 인장 강도가 크고 훨씬 더 큰 탄성을 가지고 있다. 이러한 특성 때문에 방탄복 및 인공 힘줄을 포함한 산업 분야에서 잠재적으로 응용될 수 있는지 연구되고 있다.[38][39][40] 연구자들은 거미줄을 만드는 데 필요한 단백질을 생산하기 위해 유전자 변형된 포유류와 박테리아를 사용했다.
거미줄이 끈적이는 이유는 실크 가닥에 매달린 접착제 방울 때문이다. 예를 들어, ''Larinioides cornutus''와 같은 orb-weaver 거미는 실을 흡습성 응집체로 코팅한다.[34] 접착제의 수분 흡수 특성은 주변 환경의 습도를 이용하여 포획 실크를 부드럽고 끈적하게 유지한다. 접착제 덩어리는 다기능적인 특성을 가지고 있어, 접착제 덩어리에 닿는 물체가 얼마나 빨리 제거하려고 하는지에 따라 다르게 동작한다. 고속에서는 고무와 유사한 탄성 고체로 작용하고, 저속에서는 단순히 끈적한 접착제 역할을 한다. 이러한 특성 덕분에 거미는 부착된 먹이 입자를 쉽게 잡을 수 있다.[35]
거미줄은 전기 전도성을 띠고 있어 실크 가닥이 튀어나와 먹이를 잡는 데 도움이 된다. 이는 날아다니는 곤충이 정전기를 띠게 되어 거미줄을 끌어당기는 경향이 있기 때문이다.[36]
일부 거미줄의 접착제 덩어리에서는 신경독이 검출되기도 한다. 이러한 독소는 먹이를 움직이지 못하게 하는 데 도움이 될 수 있으며, 항균 작용을 하거나 거미줄에서 먹이를 훔치거나 거미를 공격할 수 있는 개미나 다른 동물로부터 거미줄을 보호하는 기능을 할 수도 있다.[37]
7. 인간과의 관계
전통적으로 거미줄은 상처 치료 및 지혈에 사용되었다.[22] 이러한 사용은 고대 그리스와 로마에서 기록되었으며, 셰익스피어의 ''한여름 밤의 꿈''에서 언급되었다.[23] 거미줄에는 혈액 응고에 필수적인 비타민 K가 풍부하며, 넓은 표면적 또한 응고에 도움이 되는 것으로 알려져 있다.[24] 기원전 1세기 로마 군대는 거미줄을 살균제 역할도 하는 야전 드레싱으로 사용했다.[25]
거미줄 그림은 16세기 오스트리아 티롤 알프스의 외딴 계곡에서 시작된 예술 형태이다. 여러 겹의 거미줄을 겹쳐 만든 캔버스에 그림을 그리는 것이다.[21]
일부 약물의 효과는 거미가 거미줄을 짓는 데 미치는 영향을 검사하여 측정할 수 있다.[26] 나이지리아 북동부에서는 전통 실로폰의 공명기에 거미줄을 덮어 윙윙거리는 소리를 낸다.[27] 거미줄 가닥은 망원경의 십자선이나 조준선에 사용되기도 했다.[28]
거미줄은 영화, 문학, 미술 등 다양한 문화 영역에서 공포, 방치, 시간의 흐름 등을 상징하는 소재로 사용된다. 인공 "거미줄"은 할로윈 장식의 흔한 요소이다. 거미줄은 문신 예술에서 흔한 이미지이며, 종종 감옥에서 보낸 오랜 시간을 상징하거나 다른 이미지 사이의 틈을 채우는 데 사용된다. 스파이더맨의 주요 무기이기도 하다.
8. 공동 거미줄
드물게 여러 마리의 거미가 함께 거대한 거미줄을 만드는 경우가 있다.
2010년 파키스탄 홍수 때는 거미들이 나무 위로 대피하면서 나무 전체가 거미줄로 뒤덮이는 현상이 발생했다.[41]
미국 텍사스주 타와코니 호수 주립 공원에서는 길이 약 182.88m에 달하는 거대한 거미줄이 발견되기도 했다.[42][43]
브라질에서는 "거미 비"로 알려진 현상이 두 번 발생했다. 이는 수백 마리의 거미가 공중에 떠 있는 것처럼 보이는, 틈새를 넓게 덮고 줄을 보기 어려운 "사회성" 거미들이 만든 공동 거미줄이다. 첫 번째는 2013년 파라나 주의 산토 안토니우 다 플라티나에서 발생했으며, ''Anelosimus eximius'' 개체가 관여했다.[44] 두 번째는 2019년 1월 미나스제라이스주의 에스피리투 산투 두 도라도에서 기록되었으며, ''Parawixia bistriata'' 개체가 관여했다.[45]
9. 무중력 상태에서의 거미줄
1973년 스카이랩 실험에서 거미는 무중력 상태에서도 거미줄을 칠 수 있다는 것이 확인되었다.[46][47] 이 실험은 암컷 유럽 정원 거미(십자 거미) 두 마리, 아라벨라와 아니타를 대상으로 진행되었다.[47] 우주 비행사 오언 개리엇은 거미들을 상자 안에 풀어놓고 거미줄을 치는 과정을 관찰했다.[47]
처음에 거미들은 무중력 환경에 적응하는 데 어려움을 겪었지만, 결국 거미줄을 완성했다. 과학자들은 우주에서 만들어진 거미줄이 지구에서 만들어진 거미줄보다 더 가늘고, 패턴에 약간의 차이가 있다는 사실을 발견했다. 또한 거미줄의 두께도 부분적으로 달랐는데, 어떤 곳은 더 얇고 다른 곳은 더 두꺼웠다.[49] 이는 지구 거미줄이 균일한 두께를 가진다는 점과 대조적이다.
이후 추가 실험을 통해 빛이 무중력 상태에서 거미가 방향을 잡고 거미줄을 치는 데 도움을 줄 수 있다는 사실이 밝혀졌다.[50][51] 2011년 국제 우주 정거장(ISS)에서 진행된 실험에서는 황금 거미가 무중력 상태에서 더 대칭적인 거미줄을 만들고, 빛이 있는 방향으로 중심이 쏠리는 현상이 관찰되었다.[59][60][61]
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