Гены паукообразных могут принести нам лучшие бронежилеты, космическое снаряжение и биоразлагаемые лески.
С двумя парами пинцетов с тонкими наконечниками и руками хирурга Шерил Хаяши начала рассекать тело серебряного садового паука под своим микроскопом. Всего за несколько минут она нашла то, что искала: сотни шелковых желез - органы, которые пауки используют для изготовления своих тканей.
Некоторые выглядят как картофельное пюре, другие - как зеленые черви. Каждая железа позволяет пауку производить другой тип шелка. Одни ткани могут быть эластичными, другие - жесткими. Некоторые растворяются в воде, другие отталкивают ее.
Хаяши собрала паутинных шелковых желез около 50 видов, всего лишь небольшую часть среди более чем 48 000 видов пауков, известных во всем мире. Ее лаборатория в Американском музее естественной истории раскрывает гены, стоящие за каждым типом шелка, чтобы создать своего рода «библиотеку шелка».
Библиотека могла бы стать важным хранилищем информации для разработки новых пестицидов, а также более качественных материалов: для пуленепробиваемых жилетов, космического снаряжения, биоразлагаемых лесок и даже модных платьев.
Паучьи шелка начинаются одинаково: пауки делают кусочек слизи, сродни резиновому цементу или густому меду, и прячут его в железе, пока не захотят использовать шелк. Затем открывается узкое сопло, называемое втулкой. И когда слизь вытекает, она превращается в сплошную шелковую прядь, сплетенную с другими прядями, выходящими из других патрубков.
Никто не знает, сколько видов шелка пауков существует, но некоторые пауки могут производить множество. Например, пауки-ткачи изготавливают семь видов. У одного есть липкий клей, чтобы поймать добычу. Другой делает жесткий, но эластичный шелк, чтобы поглощать летающих насекомых, у третьего типа шелк такой же прочный, как сталь.
Как и почему шелка ведут себя по-разному - загадка, но секрет, вероятно, кроется в генах. Однако найти эти гены нелегко. До недавнего времени ученым приходилось сначала нарезать ДНК желез на кусочки, а затем компьютер пытался собрать последовательность обратно, словно мозаику. Это сложная задача, и она особенно трудна в отношении пауков, потому что их гены очень длинные и повторяющиеся.
Ученые должны восстановить полный ген, чтобы по-настоящему имитировать натуральный шелк. Если они попытаются произвести синтетический шелк только из части гена или из какой-то замедленной версии, созданной в лаборатории, это выходит не так хорошо, как нити, что делает паук.
Это проблема, с которой исследователи и компании сталкивались в прошлом, с использованием генетически модифицированных дрожжей, микробов и даже коз для изготовления синтетического шелка. Только в прошлом году группа сделала небольшое количество, которое идеально имитировало шелк драконьего плетения, похожий на шар, с помощью бактерий, но это вид шелка только от одного паука.
Технология улучшилась - исследователи теперь могут определять гены от начала до конца, не разбивая их. И компании стали все ближе к массовому производству синтетического шелка. Теперь нужно раскрыть секреты потенциальных тысяч других шелков.
Это сложная задача, учитывая множество пауков, которых Хаяши еще не изучила. «Но, знаете, у всех нас есть цели», - сказала она.
Понравилась статья? Жмите «лайк» и подписывайтесь на канал.
Читайте дальше:
НАСА проводит эксперимент «Конец света», о котором общественности пора узнать
Генетики обнаружили у людей ДНК 700000-летних предков
Все публикации канала можно посмотреть здесь.
