Исследователи заставили обычных шелкопрядов прясть более прочный и экологически чистый паутинный шелк - для этого потребовалось всего лишь несколько генетических модификаций и сотни тысяч микроинъекций яиц шелкопряда.
Синтетические ткани, такие как нейлон, как известно, наносят вред окружающей среде из-за углеродного следа от их производства, а также из-за их склонности к выделению микропластика во время стирки. Хотя натуральные альтернативы, такие как паучий шелк, невероятно привлекательны, выращивание пауков в промышленных масштабах затруднено из-за их сравнительно низкой производительности, а также их склонности поедать друг друга.
Но что, если бы другое существо могло производить якобы тот же материал в больших количествах, без всякого каннибализма? Команда Чжунпенга Ми из китайского Университета Донхуа движется к этому результату, используя комбинацию редактирования генов CRISPR и направленного изменения яиц, создавая шелкопрядов, которые прядут шелк, идентичный арахнидовому. Как говорится в статье, недавно опубликованной в журнале Matter, в результате прорыва команды были получены волокна, которые, по утверждению ученых, уже в шесть раз прочнее пуленепробиваемого кевлара.
В последние годы исследователи усовершенствовали прочность традиционного шелка, а также создали искусственный паучий шелк. Однако при изготовлении последнего не удалось нанести на поверхность жизненно важный слой липидов и гликопротеинов, который помогает шелку противостоять солнечному свету и влажности.
Команда Ми впервые создала шелкопряда, выделения которого якобы идентичны материалу паутины пауков.
"Паучий шелк - это стратегический ресурс, который срочно нуждается в изучении", - говорится в заявлении Ми от 20 сентября. "Исключительно высокие механические характеристики волокон, полученных в ходе данного исследования, открывают большие перспективы в этой области. Этот тип волокон может быть использован в качестве хирургических швов, что позволит удовлетворить глобальный спрос, превышающий 300 млн. процедур в год".
Чтобы создать волокна из паутины шелкопряда, Ми и его коллеги сначала имплантировали в ДНК шелкопряда гены белков паутинного шелка из восточноазиатского паука Araneus ventricosus, занимающегося орбитальным ткачеством. После этого группа исследователей модифицировала генетический состав, чтобы пересаженные белки взаимодействовали с железами тутового шелкопряда и производили волокна правильного прядения.
Полученные результаты превзошли все ожидания команды, обеспечив сочетание высокой прочности и жесткости на разрыв с гораздо большей гибкостью, чем предполагалось. По мнению команды Ми, новые методы производства шелка могут способствовать развитию биомедицинской техники, аэрокосмических технологий, военного потенциала и других "умных" материалов.
Концепция "локализации", представленная в данной диссертации, а также предложенная минимальная структурная модель представляют собой значительное отклонение от предыдущих исследований", - говорится в заявлении Ми. "Мы уверены, что крупномасштабная коммерциализация уже не за горами".