研究人員研究蜘蛛絲以制造新材料
謝麗爾·林開始在顯微鏡下研究一只銀色園蛛的身體 。
借助兩套鑷子的幫助,她很快發現了她尋找的東西:數百個絲腺體,這是蜘蛛用來織網的器官 。
每個絲腺體會幫助蜘蛛產生一種不同的絲 。
林表示:“蜘蛛能產生好多種絲!而這就是困惑我的問題 。”
林就職的實驗室隸屬于美國自然歷史博物館,該實驗室正在研究每種絲背后的基因 。她收集了約50個物種的蜘蛛絲腺 。
她說,目標是建造一個“蜘蛛絲圖書館” 。這一圖書館可能成為重要的信息來源,用于設計涵蓋從太空設備到服裝等各個領域的新產品 。
然而,圖書館的工作遠未完成 。目前全球已知的蜘蛛物種超過4.8萬種 。
蜘蛛絲的起源都是一樣的:一種又濕又黏的物質 。根據林的描述,這種物質類似于橡膠膠水或黏稠的蜂蜜 。蜘蛛在絲腺中產生并儲存這種物質,直到其想制造蜘蛛絲 。
之后,短短的吐絲管開啟 。隨著黏性物質的流出,其會變成一條結實的絲線,并與其它吐絲管中流出的絲線交織在一起 。
沒有人知道世上存在多少種蜘蛛絲 。但是,有些蜘蛛物種可以產生許多種蜘蛛絲 。比如,圓網蜘蛛能產生7種蜘蛛絲 。
林研究蜘蛛絲已有20年的時間 。直到最近,改進的技術才讓科學家得以迅速研究蜘蛛的遺傳物質或DNA,并大量生產人造蜘蛛絲 。
直到最近,科學家們還不得不先將絲腺的DNA切成碎片 。然后用電腦像拼圖一樣將DNA重新按序排好 。就蜘蛛的DNA而言,這項任務尤其困難,因為蜘蛛的基因非常長,而且具有重復性 。
這是美國馬里蘭大學巴爾的摩分校的莎拉·施特爾瓦根面臨的問題 。她曾研究與蜘蛛絲有關的基因和DNA 。她本以為她能很快完成研究,但實際上她花費了近兩年的時間 。
她說,科學家必須還原完整的基因才能真正地模仿天然蛛絲 。施特爾瓦根表示,如果他們嘗試僅用一個基因的一部分或實驗室制造的某種不完全版本來制造人造蜘蛛絲,“那就無法像蜘蛛產的絲那樣好” 。
直到去年,一個研究小組才得以制造出少量與圓網蜘蛛吐出的絲完全吻合的人造蜘蛛絲 。但這只是一種蜘蛛產生的一種蜘蛛絲 。
林問道:“那其他4.8萬種呢?”
隨著技術的進步,現在研究人員可以在不用先將基因切碎的情況下更好地了解基因 。多家公司已經離成功重現蜘蛛絲越來越近 。
現在的任務依然是:探索其他數千種蜘蛛絲的秘密,而這項任務并不容易 。
林說:“但是,嘿,我們都有目標 。”
約翰·拉塞爾報道 。
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