Бабочкина паутина

Тутовых шелкопрядов научили делать паучью паутину, которая в шесть раз прочнее кевлара.

Паутина, при всей своей необычайной растяжимости и лёгкости, ещё и очень прочна. В пересчёте на тот же вес паутина прочнее стальной проволоки и жёстче, чем кевлар – знаменитый полимер, которым укрепляют бронешлемы и бронежилеты. При этом воссоздать паутину в лабораторных условиях пока не получается, хотя мы уже много знаем о том, как она устроена и как пауки её делают. Может быть, стоит разводить самих пауков – подобно тому, как разводят шелковичных червей? Но пауки – довольно проблемные существа, их нужно кормить живой добычей, и друг к другу они относятся плохо, то есть держать их вместе в небольшом помещении или коробке просто невозможно. (Хотя на свете есть социальные виды пауков, строящие довольно крупные коллективные гнёзда.) И если шёлковый кокон тутового шелкопряда (то есть шёлковичного червя) можно просто размотать в многометровую шёлковую нить, то как собирать паучью паутину? Разбирать по паутинкам их ловчие сети?

Паутина состоит из белков, белки закодированы в генах, а гены сейчас уже вовсю пересаживают от одних организмов к другим. Может, стоит пересадить паучьи гены какому-нибудь существу, которое проще содержать? Такие эксперименты ставят: паучьи гены вводят в геном бактериям, дрожжам и даже козам: в 2015 году мы рассказывали, что у генетически модифицированных коз паучий белок выделяется в молоко, откуда его очищают и потом прядут из него нити. Но бактериальная или козья паутина не очень похожа на настоящую. Дело в том, что у пауков между синтезом белка и готовой нитью есть ещё кое-какие биохимические стадии, которые нужно выполнить, чтобы паутина стала паутиной. И лучше всего было бы пересадить паучьи белки тутовому шелкопряду, потому что его шёлковая нить тоже проходит определённую обработку, прежде чем появиться на свет – в частности, гусеницы делают своей нити защитную оболочку из липидов и гликопротеинов.

И такие эксперименты тоже давно ставят – в смысле, пересаживают бабочкам паучьи паутинные гены. Тут, разумеется, возникают вопросы, куда и как их пересаживать, от каких пауков и в каком виде. У разных пауков паутинные белки могут отличаться, да и железы шелкопрядов могут просто отказаться работать с ними. В журнале Matter сотрудники Университета Дунхуа описывают своё решение проблемы. Во-первых, генным донором они взяли паука Araneus ventricosus, у которого паутинный белок относительно небольшой, во-вторых, белок дополнительно подгоняли под паутинную машину шелкопряда. Когда сам паук A. ventricosus делает паутину, она получается прочной, но не очень растяжимой; у шелкопряда она получилась и прочной, и растяжимой. Ударная же прочность её оказалась в шесть раз больше, чем у кевлара. И это было в первый раз, когда генетически модифицированные гусеницы сделали из паучьего белка непрерывную нить, которой хватило на весь кокон.

Шелкопряды должны не просто уметь обращаться с паучьим белком, они должны также удержать при себе его ген. Исследователям ещё предстоит убедиться в том, что этот ген не исчезнет из шелкопрядового генома в циклах размножения. Если гусеницы не потеряют паучий ген, их, очевидно, ждёт большое промышленное будущее.

Паук Araneus ventricosus из рода Крестовиков. (Фото: merec0 / Flickr.com)