Генът на паяка позволява на копринената буба да преде нишки, по-здрави от стомана
Генът на паяка позволява на копринената буба да преде нишки, по-здрави от стомана. Учените вече са събрали километри ултраздрави гъвкави влакна от колония от трансгенни копринени буби, демонстрирайки възможността за широкомащабно производство на такива нишки.
Зряла копринена буба малко преди началото на тъкането на пашкул
„Копринените буби могат да ни дадат много повече коприна, отколкото паяжините“, казва молекулярният биолог Малкълм Фрейзър от университета Нотр Дам.
Паяжината отдавна е ценена като супервлакно, което може да се използва в приложения, вариращи от бронежилетки до хирургически конци до скеле за възстановяване на хрущяли.
Миналата година Музеят по естествена история (Ню Йорк, САЩ) изложи уникален гоблен с размери 3,35 х 1,22 метра, създаден от мрежата, чието сглобяване отне екип от 70 души в продължение на 4 години. Повече от милион диви паяци са работили, за да изтъкат влакната за златната тъкан. Но паяците, като правило, са хищни самотници, които не могат да понасят роднините си и понякога не пренебрегват канибализма, когато са в тяхната компания. Затова създаването на „ферми за паяци“ и масовото производство на желаните нишки доскоро оставаше невъзможно.
Златен гоблен от паяжина, чието създаване отне 4 години.
Учените се опитаха, с различна степен на успех, да произведат паяжини, използвайки бактерии, тютюн и дори кози. Днес екип, ръководен от Фрейзър, е отгледал колония от копринени буби, които произвеждат нишки, здрави почти като паяжини. Тайната е в отделните гени на паяк, въведени в хромозомите на гъсениците.
За да създадат трансгенни гъсеници, Фрейзър и колегите му са използвали преносими ДНК последователности, наречени piggyBac транспозони, коитофрагменти от гени на паяк са били вмъкнати в ембриони на копринени буби. В резултат на това свойствата на получената коприна зависят от това къде завършва последователността на „паяка“ в хромозомата на копринената буба.
„Тези манипулации произвеждат влакна с различна гъвкавост, здравина и твърдост, в зависимост от предвиденото приложение“, казва Фрейзър.
Учени успяха да накарат нишките на трансгенните копринени буби да светят в зелено
Чрез създаването на колония от трансгенни гъсеници учените успяха да получат нишки, които достигат 80% от здравината на мрежата и са сравними по здравина с кевлара. Мрежата на някои видове паяци обаче може да бъде много по-здрава, надминавайки кевлара 10 пъти. „В момента нямаме това ниво на сила, но съм готов да се обзаложа, че един ден ще можем да го направим“, казва Фрейзър.
Като прикрепиха друг флуоресцентен протеин към гените на паяка, изследователите накараха коприната да свети в зелено. В същото време влакната запазват всичките си свойства, което предполага, че учените могат да използват допълнителни гени, без да компрометират здравината, твърдостта и гъвкавостта. Едно потенциално приложение на тази функция може да бъде производството на хирургически конци, които биха стимулирали образуването на нормални кожни клетки вместо белези.
„Можем да смесваме гени като боя върху палитра“, казва Фрейзър. „Ние вземаме гените, кодиращи желаните свойства, комбинираме ги и всички те се появяват в получените влакна.“
„Това е голяма крачка напред“, каза биоинженерът Дейвид Каплан от университета Тъфтс. – Преди да се появят научни публикации е трудно да се каже колко важна и полезна ще бъде разработката. Но принципът е добър и ще ми е интересно да разбера повече.“