文 | 来源·盖世汽车

盖世汽车讯 蜘蛛会用蛛丝蛋白质生产一种强度大、重量轻的蛛丝,称为拖丝。虽然可用其制造出一些有用的材料,但是却很难获得足够的蛋白质,因为每只小蜘蛛都只能产生少量的蛋白质。最近,据外媒报道,日本理化学研究所(RIKEN)可持续资源科学中心(CSRS)Keiji Numata领导的一个研究小组表示,他们采用光合细菌成功制造了此种蛛丝。该项研究可能开启了一个新时代,能够在光合生物工厂持续生产大量蛛丝。

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(图片来源:日本理化学研究所)

除了坚韧、重量轻,从节肢动物中提取的丝具有生物可降解性以及生物相容性。特别是,蛛丝超级轻,又和钢一样坚韧。负责该项研究的Choon Pin Foong表示:“蛛丝有潜力应用于制造高性能且耐用的材料,如抗撕裂的布料、汽车零部件以及航空零部件。而其具备的生物相容性又使其可安全应用于生物医学领域,如药物释放系统、植入设备以及组织工程支架等。”由于只能从一只蜘蛛身上提取微量的蛛丝,而繁殖大量蜘蛛又很困难,所以人们尝试从不同种类的动物身上生产人造蛛丝。

CSRS团队将重点放在海洋光合细菌——嗜硫红假单胞菌(Rhodovulum sulfidophilum)上,此种细菌非常适合用于打造可持续性生物工厂,因为其在海水中生长,需要利用大气中的二氧化碳和氮,以及太阳能,而此类资源非常丰富,取之不尽用之不竭。

研究人员利用生物工程技术,让此种细菌生产MaSp1蛋白质,也是络新妇属蜘蛛拖丝的主要成分,在保证蛛丝的坚韧度方面发挥着重要作用。研究人员插入细菌的基因组以优化基因序列,以最大限度地增加产丝量。此外,研究人员还发现一种简单的方法,即人工海水、碳酸氢盐、氮气、酵母提取物和近红外光照射能够让嗜硫红假单胞菌生长得很好,且能够高效地生产蛛丝蛋白质。进一步的观察还证实,由此种细菌生产出的纤维的表面和内部结构与蜘蛛自然生产的纤维非常类似。

研究人员表示:“我们目前的研究初步验证了利用光合细菌生产蛛丝的概念。现在,我们正努力在我们的光合系统中生产分子含量更高的蛛丝拖丝蛋白质。该光合微生物细胞工厂利用碳中和生物工艺,生产基于生物、生物可降解的材料,能够帮助我们实现联合国制定的一些可持续性发展目标。我们的研究结果将有助于为能源、水和食物危机,固体废物问题以及全球变暖提供切实可行的解决方案。”