蜘蛛是自然界產(chǎn)絲和用絲的“專家”,，它們一生都離不開絲,。然而,，在普通人看來(lái)，惱人的“蜘蛛網(wǎng)”只是“灰塵”,，需要“一掃了之”,。但在科學(xué)家的眼里，柔弱的蛛絲,，卻和人們的生活密切聯(lián)系在一起,。南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的專家，就克隆出蜘蛛絲的基因,，并用其制造“人工蜘蛛絲”,。
研究蛛絲成了熱門課題
( 生物谷配圖)
更多生物圖片請(qǐng)進(jìn)入
幾百萬(wàn)年以來(lái)，蜘蛛學(xué)會(huì)了生產(chǎn)最細(xì)的絲線,，并用這種絲線織成蛛絲網(wǎng),，用以捕獲獵物，賴以生存,，繁衍后代,。
科學(xué)家們注意到蜘蛛絲非同一般的性能：首先，它比人的頭發(fā)還要細(xì),，但強(qiáng)度卻比鋼絲還要大,。其次，它的柔韌性和彈性都很好,，耐沖擊力強(qiáng),；再有就是無(wú)論是在干燥狀態(tài)或是潮濕狀態(tài)下都有很好的性能等等。
專家告訴記者，把這些優(yōu)良的性能集中在同一種纖維上是十分困難的,，而蜘蛛?yún)s做到了,，由于有了這些性能才能保證蜘蛛網(wǎng)在各種氣候條件下都能正常工作，保證了蜘蛛的生存和傳宗接代,。人們開始考慮如果有一天,，能夠用人工的方法大量而經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)這種纖維必將對(duì)纖維和紡織業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。據(jù)了解,，目前美國(guó),、加拿大、德國(guó),、俄羅斯和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已投入大量的人力和物力進(jìn)行研究，對(duì)蜘蛛絲的研究,，已成為當(dāng)今世界纖維界的熱門課題,。
彈性和強(qiáng)度從何而來(lái)？
在電影《蜘蛛俠》里,，一根蛛絲就能保證蜘蛛人在空中“飛來(lái)飛去”,，并能將對(duì)手迅速“固定”。蛛絲為何會(huì)有如此強(qiáng)大的功能呢,？專家向記者介紹：如果仔細(xì)看,，在蜘蛛網(wǎng)上的蜘蛛，它的身體為什么不容易晃動(dòng),？就是因?yàn)橹┲虢z中含有一種特殊的分子結(jié)構(gòu),，能使蛛絲富有彈性，很容易克服擺動(dòng),。并且一旦“對(duì)手”置身于網(wǎng)中,，就無(wú)法逃脫。
由于蜘蛛絲中有不規(guī)則的蛋白質(zhì)分子鏈,，所以使它具有很高的彈性,，而另一種規(guī)則的蛋白質(zhì)分子鏈，則施與蜘蛛絲以強(qiáng)度,。而蜘蛛在結(jié)網(wǎng)時(shí),，順序上是先結(jié)直絲，再結(jié)橫絲,。直絲有如整片網(wǎng)的骨架,，因此強(qiáng)度高。橫絲上附有粘球液體,，用以粘住比自己身體還大的昆蟲,，并抵消昆蟲的撞擊力。國(guó)外的科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn),，直絲的彈性度只有30％,，而橫絲的彈性度高達(dá)200％,，并且蜘蛛絲可以延伸到原長(zhǎng)的10倍，而尼龍一旦延展到原長(zhǎng)的20％就會(huì)發(fā)生斷裂,，同時(shí)蜘蛛體內(nèi)分泌的蛋白質(zhì)能源源不斷“造絲”,。
克隆基因制造超級(jí)纖維
南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院周開亞教授告訴記者，不同蜘蛛分泌的絲纖維的性能之間存在著一定程度的差異,。目前他們的團(tuán)隊(duì)就利用基因和蛋白質(zhì)測(cè)定,，確定一種叫“悅目金蛛”蜘蛛絲蛋白的氨基酸序列，并克隆其基因構(gòu)造,，開發(fā)功能強(qiáng)大的人工拖絲,。
據(jù)介紹，“悅目金蛛”在南京本地也比較常見,，這種蜘蛛長(zhǎng)得很特別,，織出的網(wǎng)更特別，網(wǎng)上經(jīng)常有一行絲織得特別連貫,，而且非常清晰,，看起來(lái)就像英文中的N、W,、M等字母的連寫,。
周開亞說(shuō)，他們從蕪湖捉來(lái)這些蜘蛛,，然后飼養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),。經(jīng)過(guò)短期飼養(yǎng)，用生物化學(xué)方法對(duì)蜘蛛絲蛋白和腺體分泌物進(jìn)行了研究,，分離了蜘蛛絲蛋白基因編碼的核苷酸序列,，建立了數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)進(jìn)行了基因序列的分離,、純化,、結(jié)構(gòu)特征的表達(dá)和克隆等研究工作，利用DNA合成技術(shù)已成功地在DNA水平上建立了不同蜘蛛絲蛋白片段的基因序列譜圖,，并制造出一種稱為蜘蛛絲蛋白的合成基因,，利用這種基因，就可生產(chǎn)出基因序列與天然蜘蛛絲蛋白相同的產(chǎn)品,。
據(jù)了解,，為使通過(guò)基因工程手段獲得的人工大壺狀腺絲蛋白分子量最大可能接近“自然”，專家們采用基因操作技術(shù),，人工拼接了編碼大壺狀腺絲蛋白的人工基因,。而這種“人造蛛絲”一旦生產(chǎn)和應(yīng)用，普通市民也就可以享受蜘蛛俠的“待遇”。
■附件
蜘蛛絲的應(yīng)用
周開亞教授告訴記者,，目前蜘蛛絲的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)相對(duì)比較落后,，但是在國(guó)際上是非常熱門的新材料。據(jù)介紹,，蜘蛛絲有比芳綸還高的強(qiáng)度,，計(jì)算表明，一根直徑10mm的蜘蛛絲繩可以攔住一架正在飛行中的噴氣式飛機(jī),，蜘蛛絲有吸收巨大能量的能力,，又耐低溫，同時(shí)它又是天然產(chǎn)品,，是生物可降解的和可循環(huán)再生的材料,。
1．在軍事方面。用蜘蛛絲做的防彈背心比用芳綸做的性能還好,。也可用于制造坦克和飛機(jī)的裝甲,，以及軍事建筑物的“防彈衣”等。
2．在航空航天方面,。可用于結(jié)構(gòu)材料,、復(fù)合材料和宇航服裝等,。
3．在建筑方面。用于制造橋梁,、高層建筑和民用建筑等的結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料,。
4．在農(nóng)業(yè)和食品方面?？捎米霾稉凭W(wǎng)具,，代替造成白色污染的包裝塑料等。
5．在醫(yī)學(xué)和保健方面,。由于蜘蛛絲是天然產(chǎn)品,，又由蛋白質(zhì)組成，和人體有良好的相容性,，因而可用作高性能的生物材料,，如人工筋腱、人工韌帶,、人工器官,、組織修復(fù)、傷口處理,，用于眼外科和神經(jīng)外科手術(shù)的特細(xì)和超特細(xì)生物可降解外科手術(shù)縫合線,。
