蜘蛛不行让细菌来,科学家利用光合细菌生产蜘蛛丝

我们都知道蜘蛛丝非常强韧且轻巧,如果能用来制造材料许多产业将有惊人的进展,但考量到每只蜘蛛只能生产极少量的蛛丝,要透过养殖来获得足够的丝蛋白( silk proteins)原料几乎可以说是不可能的事。

在《Communications Biology 》的新研究中,日本理研环境科学资讯中心(CSRS)团队成功利用光合细菌(PSB)生产出蜘蛛丝,由于光合生物工厂能够稳定蜘蛛丝产量,团队认为这项研究将开启一个新时代。

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除了轻盈又坚韧,蜘蛛丝还具有生物可降解和生物相容性,因此潜在用途不仅是制造高性能且耐用的服装、汽车或航空零件,还可安全被应用于生物医学应用,制造药物输送系统、植入物和支架等。

在这项研究中,团队专注于海洋光合作用细菌「嗜硫红假单胞菌」(R. sulfidophilum)。这种细菌主要在海水中生长,会在大气中捕获二氧化碳和氮气,并使用太阳能,考量到这些均取之不尽,团队认为这种细菌非常适合建立可持续的生物工厂。

研究人员对嗜硫红假单胞菌基因改造使其产生MaSp1 蛋白,也就是大木林蜘蛛(Nephila pilipes)所产蜘蛛丝的主要成分,据信对蜘蛛丝的强度有着重要作用,而团队插入基因组中的序列正好能将蜘蛛丝的产量最大化。

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进一步的观察证实,嗜硫红假单胞菌产生的纤维表面和内部结构都与蜘蛛自然产生非常相似。团队同时也发现一种简单的配方:人造海水、碳酸氢盐、氮气、酵母萃取物再加上近红外光照射,能够让光合细菌良好生长并有效生产丝蛋白。

随着研究证明利用光合细菌生产蜘蛛丝的初步概念,团队正在努力改良系统来提高蜘蛛丝的产量。团队相信,光合细菌工厂将可帮助人们实现一些可持续发展目标,为能源、垃圾以及全球变暖问题提供可行的解决方案。

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