蜘蛛成丝基因有望研制出坚韧的纤维材料

        据ScienCentral网10月27日消息，科学家发现了一种蜘蛛的基因，这种基因也许可以使纤维材料更加坚固。

        无论我们是否喜欢这种八条腿的生物，我们都不得不钦佩一件事，那就是蜘蛛可以吐出丝来，并且虽然这种丝看上去很脆弱，但实际上它们却非常的坚韧，如果将它们缠绕在一起，那么其强度要高于钢铁。

        加利福尼亚大学的生物学家Jessica  Garb说：“蜘蛛丝的强度高于所有的生物材料以及如钢铁，凯芙拉纤维等工程材料的强度。”

        据《发现》杂志报道，Jessica  Garb和同事Cheryl  Hayashi通过研究位于蜘蛛腹部用于吐丝的腺体，破译了蜘蛛卵鞘的遗传密码。这项发现也许可以使科学家制造出更加坚韧，更加轻巧的材料。

        Hayashi说：“蜘蛛丝对人类有很多的应用价值，例如医用缝合线、高性能的绳索、甚至可以应用于防弹背心。这就是为什么十多年来，许多科学家努力研究蜘蛛丝特性的原因。

        蜘蛛能够从吐出的不同种类的丝中选择其中的一种，用于完成它所要完成的任务。Hayashi和Garb希望能把蜘蛛的这种与生俱来的本领运用于科学中。蜘蛛将吐出的丝覆盖在它们的卵上，并用吐出的丝搭建它们的窝，当然还结成蜘蛛网用于捕食。Hayashi说：“普通的花园里的蜘蛛可以吐出七种不同的丝，它们会根据不同的用途选择不同的丝。我们也许也应该根据不同的用途选择不同的材料。”

        卵鞘上所覆盖的蜘蛛丝特别的吸引了Hayashi和Garb的注意力。因为覆盖在卵鞘上的蜘蛛丝具有坚固，防水和自然调节温度的特性，这样可以保护那些容易破碎的蜘蛛卵。Hayashi说：“蜘蛛成功繁衍后代的关键就是在卵上缠绕蜘蛛丝。如果没有蜘蛛丝的覆盖，蜘蛛卵很容易受到捕食者，虫类，霉菌或是干燥的环境，甚至是受潮作用的损伤。”

        研究者通过对四种不同的蜘蛛研究发现，所有覆盖在蜘蛛卵上的丝都具有同样的基因编码。通过基因编码所生成的蛋白质都是由蜘蛛腹部的腺体而产生的。Hayashi说：“这种腺体被称为丝腺，它可以分泌出蛋白质。我们排列了蛋白质的顺序，然后计算出该蛋白质具有多少的基因，并预测出该基因产物又会有怎样的表达。”

        Hayashi和Garb发现，当在蜘蛛开始吐丝覆盖在卵上时，许多构成丝的蛋白质就不断的复制聚集，并且像液体一样在腺体排列内在一起。当蛋白质通过一个被称为插口的管口离开体内时，蛋白质就变成了固态的纤维状。Garb解释道：“纤维主要就是由这种成丝蛋白质大量的排列在一起而形成的。数百万这种蛋白质分子排列成束聚集在一起，然后从插口出来就变成了纤维。同时，蜘蛛具有大量的这种丝腺，腺体上又具有许多这样的小插口。”

        Garb认为，由于这些基因足够长，因此它具有表达生物特性的功能。Garb说：“我们知道，这些丝的产生是通过祖先的遗传而得来的，并且这一过程与第一只蜘蛛的存在几乎是同时产生的。同时我们也明白，根据化石可以得知这中祖先的遗传大约发生在350百万到400百万年以前。而在卵上覆盖丝的特殊方式，大约发生在至少125万年前，这种丝是从祖先吐出的不同种类的丝中分离出来的一种。这一过程对于蜘蛛将吐出的多种多样的丝用于各种不同的用途有着重要的意义。”尽管这种基因与其它的基因家族有部分的相似性，遗传学家仍然试图找出它们之间的相互关系。

        下一步，研究者将研究蜘蛛如何能够在需要大量的坚韧纤维时，就可以产生出大量的成丝蛋白质。但是农田里的蜘蛛并不能做到这一点。蜘蛛拥有自己的活动领域，并不和同类分享同一块地方。Garb说，科学家也许可以将这种成丝基因移植到农作物中去，这样可以在收获的时候将这种蛋白质提取出来。另一个研究组将蜘蛛的成丝基因移植到了山羊体内，他们从山羊奶中提取这种蛋白质。

        我们期待科学家对天然蜘蛛丝的研究成果能够运用到实际中，早日生产出超级坚韧的纤维材料。

        英文原文链接参见：

http://www.sciencentral.com/articles/view.php3?type=article&article_id=218392671 (责任编辑：泉水)

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