Характеристики ненатуральных материалов время от времени таковы, что оторопь берет. Например, ткань, сплетенную из кевлара, ни ножик, ни обычная пуля не пробивают. Это синтетическое углеродное волокно находит широчайшее внедрение в производстве спортивного инструментария и бронежилетов, компонент и акустических систем авиационной техники.
Кроме этого, пауки не через чур производительны: они ткут нити хоть и повсевременно, но уж очень копотливо.
Но, все эти затруднения не означают, что на материалах из сети может быть поставить крест. На помощь химикам приходят биотехнологи.
Канадцы предоставят свою базу данных секвенированных генов, а немцы – относительно недорогую разработку синтеза шелковых белков растениями.
Nexia, к слову, уже три года сотрудничает с американской и канадской армиями. Армейские, по понятным причинам, заинтересовались биосталью – так Nexia именовала противоестественное волокно.
И тем необычнее, что нить, которую ткет маленький золотистый паук-кругопряд Nephila clavipes, не уступая в прочности кевлару, имеет перед ним существенное преимущество: она эластична, другими словами способна результативно всасывать энергию (перед тем как порваться, нить растягивается процентов на 30).
Кроме этого, сырьем для кевлара являются так называемые петрохимикаты, дающие ядовитые отходы.
В экологичности же натуральных компонент, из которых паук плетет собственные сети, колебаться не приходится: органические по своей природе, они, как и положено всему живому, распадаются бактериями.
Инженеры с радостью применяли бы нити кругопряда в качестве кандидатуры кевлару.
Ну и сами белки оказались не совершенно всеполноценными: бактерии были через чур простыми, чтоб корректно переводить долгую цепочку чужого гена в подобающую протеиновую молекулу.
Попытку сконструировать организм, производящий шелковые белки, предприняли и специалисты канадской биотехнологической компании Nexia.
Ученые пробуют повторить естественный процесс: потому что железы паука тоже создают белки в водянистом виде, но позже они, проходя через особенные трубчатые прядильные органы, обезвоживаются и преобразовываются в паутинную нить.
Свою технику плетения за ранее растворенных белков запатентовал и такой гигант, как DuPont – известный производитель кевлара. Но представители компании признают, что дело это через чур драгоценное, чтоб может быть было сказать о какое количество-нибудь масштабном производстве ненатуральных волокон.
Пару месяцев вспять о начале совместного проекта заявили уже упоминавшиеся Nexia и IPK.
Так что инженерам-генетикам предстоит еще много потрудиться чтоб придать белкам новые характеристики. На данный момент идет работа и с уже имеющимся натуральным, и с ненатуральным сырьем.
шёлковые нити белки-и – База паука, которые вырабатываются особыми железами. Так, каркасную нить, воображающую громаднейший энтузиазм в плане ее внедрения как биоматериала, составляют белки спидроина 2-ух типов: 1-ые делают кристаллические ячейки и присваивают им крепкость, 2-ые сформировывают бесформенную неструктурированную матрицу и несут ответственность за упругость. Как мы знаем, белки кодируются надлежащими генами.
В последние 10 лет идентифицировано и выделено много белков.
Конрад, имплантировав гены кругопряда в геном табака и картофеля, достигнул значимого трансформации состава обеих культур: на шелковые белки было необходимо до два % всей протеиновой массы растений. По неким оценкам, белки, приобретенные средством трансгенных растений, будут в 2-10 раз дешевле, чем синтезированные микробами.
Обратив внимание на сходство строения секреторных желез пауков и млекопитающих, ученые вшили гены кругопряда в ДНК козы. После операции белки в растворенном виде показались в ее молоке, и на данный момент идет работа над тем, чтоб их выделить и концентрировать.
Самыми же многообещающими будут считаться опыты с растениями.
Результаты последнего из их были представлены Удо Конрадом (Udo Conrad) из германского Института генетики растений (IPK).
Но как его ни называй, разработка готового продукта, не уступающего по механическим особенностям натуральному, и вприбавок организация выгодного производства, остается до того времени пока только мечтой. Все малочисленные ненатуральные эталоны паутинного волокна, сделанные до сего времени, не идут ни в какое сопоставление с нитью кругопряда.
Но интереса ученым не занимать.
Они считают, что, когда белки станут более дешёвыми, будет легче сделать и действующие методы их плетения.
Такая операция была успешно совершена с микробами, колонии которых после генетической модификации выращивались в особой питательной среде. Невозможность обойтись без этой среды и стала основным недочётом метода: бактерий приходилось подкармливать дорогостоящими аминокислотами – аланином, составляющим кристаллическую базу, и глицином.
Разумеется, расшифровать их существенно несложнее, ежели геном человека, но в этот самый момент биологам не обойтись без восхитительной вычислительной техники.
Только с развитием биоинформатики и в особенности компьютерного анализа генома биотехнологи взяли подходящий материал для манипуляций с наследной информацией пауков.
Новенькая мысль синтеза волокон состоит в том, что гены паука, будучи засунуты в ДНК другого живого организма, принуждают его синтезировать молекулы шелкового белка.
Но природный материал очень дорог.
Пауки – не тутовый шелкопряд, разводить их никто не берется: они очень агрессивны и не гнушаются каннибализмом.
Остается, но, нерешенной 2-ая задачка. Ненатуральные шелковые белки просто растворимы, при этом неравномерно: попадая в воду, они сбиваются в комки и преобразовываются в неоднородную полужидкую клейкую массу. В это время сеть замечательно переносит дождики.
Пока же остается учиться у природы и удивлятся совершенству ее естественных разработок.