Ученые вывели шелкопрядов, производящих шелк прочнее пуленепробиваемого кевлара
Ученые из Китая вывели новую породу шелкопрядов, внедрив в них гены паука. Теперь гусеницы этих трансгенных шелкопрядов могут плести коконы из белковых волокон, сравнимых по содержанию, прочности и иным физическим свойствам с нитями паучьей паутины. А эту паутину, в свою очередь, можно применять для производства, например, хирургических нитей. О генно-модифицированных шелкопрядах, способных плести сверхпрочный шелк, в статье на страницах издания Science.
Люди выращивали тутового шелкопряда на протяжении тысячелетий, разматывая его коконы, чтобы получить материал для производства ткани. Однако созданный таким образом шелк легко рвется. В случае с пауками существует иная проблема: они ткут прочные нити, но паукообразных трудно выращивать. Сотня шелкопрядов может мирно уживаться на небольшом пространстве, тогда как сотня пауков взаперти будет атаковать друг друга, пока в живых не останется только одна или две особи.
В попытке взять лучшее от обоих животных, ученые в течение многих лет пытались создать генно-модифицированных насекомых, способных производить паучьи волокна. Но проблема в том, что белки паучьего шелка большие, и соответствующие большие гены сложно вставить в геномы других животных. Так что в новом исследовании Ми Цзюньпэн и его коллеги решили поработать с относительно небольшим белком паучьего шелка. Называемый MiSp, он был обнаружен у Araneus ventricosus – паука-кругопряда – обитающего в Восточной Азии. Ученые внедрили MiSp на место гена тутового шелкопряда, кодирующего их основной белок шелка.
В итоге биологам наконец удалось получить трансгенных шелкопрядов, чей шелк примерно вдвое превосходил по пределу прочности его обычные аналоги, а также гораздо сильнее сопротивлялся растягиванию и другим механическим нагрузкам. По своим качествам генно-модифицированный шелк не уступал кевлару и настоящему паучьему шелку, что открывает перспективы для массового промышленного производства нитей из паучьего шелка.
Кроме того, исследователи допускают, что созданный ими метод позволяет создавать и другие трансгенные породы шелкопрядов, чей шелк будет включать в себя искусственные аминокислоты и прочие молекулы, не встречающиеся в природе. Это даст возможность дополнительно увеличить прочность, долговечность и химическую стойкость волокон шелка, резюмировал Ми Цзюньпэн и его коллеги.