“蜘蛛丝”细菌造

严毅梅

人类利用蜘蛛丝始于1909年。在第二次世界大战时，蜘蛛丝曾被当作十字准线用在望远镜、枪炮的瞄准系统中。20世纪90年代后，人们开始对蜘蛛丝蛋白的基因组成、结构形态、力学性能等有了深入研究，为蜘蛛丝商业化生产提供了可能性。

蜘蛛丝有多结实？

丝绸常被用来生产服装和床上用品，但是蜘蛛丝材料就远远不止于此。蜘蛛丝的物理性质与蚕丝相比，具有非常明显的优势。蜘蛛丝很结实，人们用物理数据证实了这一点。在力学强度方面，蜘蛛丝纤维与强度最高的碳纤维及高强合纤强度相接近，但韧性明显优于后两种纤维。

科学家称，蜘蛛生产的丝不仅珍贵，而且非常坚韧。这种材料的强度是钢的5倍，但比人的头发还要细。一根铅笔粗的蜘蛛丝绳子就能阻止波音747的飞行，而且可以拉伸到原来长度的2到4倍。因此，蜘蛛丝纤维在国防、军事、建筑等领域具有广阔的应用前景。

天然蜘蛛产丝量非常低，而且蜘蛛具有同类相食的习性，无法像家蚕一样高密度养殖，所以靠养殖天然蜘蛛取得蛛丝产量很有限。

随着现代生物工程技术的发展，用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破。

“蜘蛛丝”细菌造

该项目的研究人员发现，在自然界中，有许多蛋白质材料具有惊人的机械性能，但这些材料的供应往往非常紧张。于是，他们对生物工程产生兴趣，认为这样不仅可以生产这些材料，而且可以使它们变得更好。

现在，研究人员已经把蜘蛛放在了一边，开始着手利用细菌生产出大量的丝类材料。这是一种新的利用生物制造材料的方法，即利用转基因细菌制造地球上最坚固和稀有的材料之一：“蜘蛛丝”。通过将蛋白质植入细菌中，研究人员能够制造出像蜘蛛丝一样的材料。

用这种新方法生产的丝与蜘蛛丝的性能相同，具有相当的强度和弹性，其产量远远高于蜘蛛本身的产量。

美国国家航空航天局是本项研究的资助者之一，他们对生物生产材料感兴趣。目前他们正在开发将二氧化碳转化为碳水化合物的技术，这些碳水化合物可以作为细菌的食物。這样，宇航员就可以在太空中生产这些材料，而不需要携带大量原料。最终，用此法制造的材料甚至可以用于太空。