蜘蛛丝是一种无与伦比的材料:它坚固而坚韧,但重量轻且灵活。但事实证明,让蜘蛛大规模生产用于商业目的的丝绸几乎是不可能的。首先,它们是食人族,因此大量饲养它们是一个挑战。蜘蛛通常也只生产足够的丝来织网。
但科学家们并没有完全放弃蜘蛛丝。相反,他们把精力集中在制作上。人造蜘蛛丝并对其他生物进行基因改造,以便能够产生有弹性的东西。
现在,研究人员已经成功地基因编辑蚕生产的蜘蛛丝比凯夫拉尔(用于防弹背心的材料)强六倍。
这种重型纤维有朝一日可用于手术缝合线、伤口敷料、装甲背心和车辆结构材料。它有朝一日也可以作为合成材料的更环保的替代品,如聚酯和尼龙,这些材料会脱落有害的微塑料,并且来自化石燃料。
“蜘蛛丝是迫切需要探索的战略资源,”该研究的共同作者说。米俊鹏,东华大学生物学家,在陈述.
研究人员最近在期刊上描述了他们的过程和发现。事.
蚕有栽培已久对于他们的蚕丝,但他们自然产生的纤维很容易断裂。科学家们通过采取措施解决这个问题,包括使用基因编辑工具CRISPR-Cas9将蜘蛛丝蛋白基因插入蚕中。他们还对插入的基因进行了局部更改,以确保它们与蠕虫现有的丝生产机制合作。
这些调整使转基因蚕能够生产出全强度、柔韧、可生物降解的蜘蛛丝纤维。这些纤维不像蜘蛛自然产生的丝那样有弹性或强度,但它们具有“比其他任何人都能展示的更好的机械性能,”犹他州立大学的分子生物学家兰迪刘易斯说,他没有参与这项研究。科学新闻'赛马·
像蜘蛛一样,蚕也在纤维上涂上一层保护层,可以帮助它们抵御阳光和湿度。因此,基因编辑的蚕是“蜘蛛丝纤维生产的一体化站”,Mi告诉新科学家的爱丽丝克莱因。
研究人员乐观地认为,大规模商业化可能是蚕的未来。但在他们能够扩大到商业生产之前,研究人员需要克服一些障碍。
首先,他们需要确定插入的蜘蛛丝蛋白基因是否通过正常繁殖传递给新一代蚕。科学凯瑟琳·布尔扎克。他们还需要将转基因蚕与已经用于蚕丝种植的商业蚕杂交。最后,他们需要处理向农民分发基因编辑的蚕卵可能产生的知识产权问题。
此外,他们需要应对当前养蚕者面临的同样挑战。蚕容易受到感染,并且已知它们会产生具有不同机械性能的纤维,每个科学新闻.
展望未来,研究人员还希望对这一过程进行更多的修改,看看蚕是否可以产生更强壮、更有弹性的蜘蛛丝。