如今，大腸桿菌、酵母菌、植物、蠶甚至山羊都能通過(guò)基因改造大量產(chǎn)出蜘蛛絲蛋白，盡管這些蛋白通常比蜘蛛自身的蛋白更短、更簡(jiǎn)單。公司已成功地將這些蛋白轉(zhuǎn)入強(qiáng)韌程度足夠高的線中，從而產(chǎn)生一些服裝原型，包括阿迪達(dá)斯公司的跑鞋和北臉公司的輕便大衣。不過(guò)，迄今為止，公司仍在為大規(guī)模生產(chǎn)此類(lèi)服裝努力。
對(duì)于蜘蛛絲的吹捧自18世紀(jì)10年代便開(kāi)始了。當(dāng)時(shí)，位于蒙彼利埃的法國(guó)皇家科學(xué)學(xué)會(huì)主席Franois Xavier Bon de Saint Hilaire在給同事的信中寫(xiě)道：“你將非常吃驚地聽(tīng)到，蜘蛛產(chǎn)生的絲和普通絲綢一樣美麗、結(jié)實(shí)和光滑。”現(xiàn)代的吹捧則宣稱(chēng)，蜘蛛絲的強(qiáng)韌程度是鋼鐵的5倍，但仍然比橡膠靈活。如果它能被制成繩子，那么一張大尺度的網(wǎng)將能套住一架?chē)姎饪蜋C(jī)。
關(guān)鍵詞是“如果”。研究人員在1990年首次克隆出蜘蛛絲基因，以期將其植入其他生物體來(lái)生產(chǎn)絲。蜘蛛無(wú)法像蠶一樣被養(yǎng)殖，因?yàn)樗鼈兙哂械乇P(pán)性，并且會(huì)同類(lèi)相食。如今，大腸桿菌、酵母菌、植物、蠶甚至山羊都能通過(guò)基因改造大量產(chǎn)出蜘蛛絲蛋白，盡管這些蛋白通常比蜘蛛自身的蛋白更短、更簡(jiǎn)單。公司已成功地將這些蛋白轉(zhuǎn)入強(qiáng)韌程度足夠高的線中，從而產(chǎn)生一些服裝原型，包括阿迪達(dá)斯公司的跑鞋和北臉公司的輕便大衣。不過(guò)，迄今為止，公司仍在為大規(guī)模生產(chǎn)此類(lèi)服裝努力。
一些管理人員表示，他們最終可能會(huì)改變策略。位于美國(guó)加州愛(ài)莫利維爾的初創(chuàng)公司Bolt Threads表示，其已經(jīng)完善了在酵母菌中生長(zhǎng)蜘蛛絲蛋白的方法并且每年有望產(chǎn)出數(shù)噸蜘蛛絲線。在密歇根州蘭辛市，Kraig Biocraft實(shí)驗(yàn)室表示，其僅需要同越南的養(yǎng)蠶場(chǎng)進(jìn)行最終談判，便能制造出大量的蜘蛛絲和蠶絲混合物。目前，美國(guó)軍方正在測(cè)試將其用于彈道學(xué)保護(hù)。“自上世紀(jì)90年代起，該領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展。而當(dāng)時(shí)，無(wú)論是在功能規(guī)模，還是商業(yè)規(guī)模上，大規(guī)模產(chǎn)出蜘蛛絲似乎都是遙不可及的。”瑞典皇家理工學(xué)院生物化學(xué)家My Hedhammar表示。
然而，很多生物技術(shù)和研究觀察者對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)蜘蛛絲繩子和纖維的前景持謹(jǐn)慎態(tài)度。“目前，該領(lǐng)域尚未進(jìn)展到這一步。”美國(guó)自然歷史博物館蜘蛛絲基因?qū)W家Cheryl Hayashi認(rèn)為，“我們?nèi)詿o(wú)法在商店的貨架上看到這些東西。”
人們的夢(mèng)想是仿制出蜘蛛吐出來(lái)的7種絲中最強(qiáng)韌的那種：能讓蜘蛛懸掛在網(wǎng)上并且含有7種蛛絲蛋白的牽引蛛絲。這些蛋白分子很大——每個(gè)最大有600千道爾頓(kDa)，幾乎是普通人類(lèi)蛋白大小的兩倍。這使其很難在經(jīng)過(guò)基因改造的生物體內(nèi)生產(chǎn)出來(lái)。公司大多選擇生產(chǎn)50 到200 kDa的版本，因?yàn)樗鼈兏菀妆槐磉_(dá)。這些較小的蛋白產(chǎn)生的絲通常沒(méi)有那么強(qiáng)韌和靈活。“從某個(gè)方面來(lái)說(shuō)，隨著蛋白變小，機(jī)械性能便會(huì)喪失。”猶他州立大學(xué)化學(xué)家Randy Lewis表示。Lewis團(tuán)隊(duì)最先克隆出蜘蛛絲基因。
與此同時(shí)，研究證實(shí)，模仿蜘蛛將濃縮蛋白液紡成纖維的方式也很困難。目前，Lewis能將蜘蛛絲蛋白紡成不溶于水的纖維，并且消除了對(duì)昂貴且可能有毒的有機(jī)溶劑的需求。由瑞典皇家理工學(xué)院流體物理學(xué)家Daniel Sderberg領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)找到了一種利用木材和紙張中線性化的纖維素纖維來(lái)排列蜘蛛絲蛋白以形成纖維的方法。不過(guò)，在商業(yè)規(guī)模上將這些絲紡成纖維是另外一回事。“放大規(guī)模是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。”位于德國(guó)慕尼黑的蜘蛛絲初創(chuàng)公司AMSilk首席科技官Lin Rmer表示。
蜘蛛絲蛋白已進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售，但只是在化妝品和醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，而非應(yīng)用到高強(qiáng)度的纖維中。AMSilk在大腸桿菌中生長(zhǎng)出蜘蛛絲蛋白并且將純化的蛋白干燥，使其形成粉，或者將其混合進(jìn)凝膠中，以便用作諸如保濕乳液等個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的添加劑。據(jù)稱(chēng)，蜘蛛絲蛋白能幫助乳液在皮膚上形成非常順滑、透氣的保護(hù)層。Rmer介紹說(shuō)，目前公司每年會(huì)賣(mài)出好幾噸純化的蜘蛛絲蛋白成分。
AMSilk還在完成一項(xiàng)包裹有該公司蜘蛛絲蛋白的硅膠乳房植入臨床試驗(yàn)。由于這些蛋白含有高度重復(fù)的小氨基酸序列，因此據(jù)說(shuō)它們幾乎不會(huì)被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。這種包裹還能比聚四氟乙烯或者不銹鋼更容易擺脫掉細(xì)菌。Rmer表示，這些優(yōu)勢(shì)應(yīng)當(dāng)會(huì)使公司利用蜘蛛絲包裹改善從人工髖關(guān)節(jié)到導(dǎo)尿管的諸多植入物。Kraig Biocraft實(shí)驗(yàn)室和位于斯德哥爾摩的Spiber技術(shù)公司表示，它們也正在開(kāi)發(fā)類(lèi)似應(yīng)用。
對(duì)于蜘蛛絲的吹捧自18世紀(jì)10年代便開(kāi)始了。當(dāng)時(shí)，位于蒙彼利埃的法國(guó)皇家科學(xué)學(xué)會(huì)主席Franois Xavier Bon de Saint Hilaire在給同事的信中寫(xiě)道：“你將非常吃驚地聽(tīng)到，蜘蛛產(chǎn)生的絲和普通絲綢一樣美麗、結(jié)實(shí)和光滑。”現(xiàn)代的吹捧則宣稱(chēng)，蜘蛛絲的強(qiáng)韌程度是鋼鐵的5倍，但仍然比橡膠靈活。如果它能被制成繩子，那么一張大尺度的網(wǎng)將能套住一架?chē)姎饪蜋C(jī)。
關(guān)鍵詞是“如果”。研究人員在1990年首次克隆出蜘蛛絲基因，以期將其植入其他生物體來(lái)生產(chǎn)絲。蜘蛛無(wú)法像蠶一樣被養(yǎng)殖，因?yàn)樗鼈兙哂械乇P(pán)性，并且會(huì)同類(lèi)相食。如今，大腸桿菌、酵母菌、植物、蠶甚至山羊都能通過(guò)基因改造大量產(chǎn)出蜘蛛絲蛋白，盡管這些蛋白通常比蜘蛛自身的蛋白更短、更簡(jiǎn)單。公司已成功地將這些蛋白轉(zhuǎn)入強(qiáng)韌程度足夠高的線中，從而產(chǎn)生一些服裝原型，包括阿迪達(dá)斯公司的跑鞋和北臉公司的輕便大衣。不過(guò)，迄今為止，公司仍在為大規(guī)模生產(chǎn)此類(lèi)服裝努力。
一些管理人員表示，他們最終可能會(huì)改變策略。位于美國(guó)加州愛(ài)莫利維爾的初創(chuàng)公司Bolt Threads表示，其已經(jīng)完善了在酵母菌中生長(zhǎng)蜘蛛絲蛋白的方法并且每年有望產(chǎn)出數(shù)噸蜘蛛絲線。在密歇根州蘭辛市，Kraig Biocraft實(shí)驗(yàn)室表示，其僅需要同越南的養(yǎng)蠶場(chǎng)進(jìn)行最終談判，便能制造出大量的蜘蛛絲和蠶絲混合物。目前，美國(guó)軍方正在測(cè)試將其用于彈道學(xué)保護(hù)。“自上世紀(jì)90年代起，該領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展。而當(dāng)時(shí)，無(wú)論是在功能規(guī)模，還是商業(yè)規(guī)模上，大規(guī)模產(chǎn)出蜘蛛絲似乎都是遙不可及的。”瑞典皇家理工學(xué)院生物化學(xué)家My Hedhammar表示。
然而，很多生物技術(shù)和研究觀察者對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)蜘蛛絲繩子和纖維的前景持謹(jǐn)慎態(tài)度。“目前，該領(lǐng)域尚未進(jìn)展到這一步。”美國(guó)自然歷史博物館蜘蛛絲基因?qū)W家Cheryl Hayashi認(rèn)為，“我們?nèi)詿o(wú)法在商店的貨架上看到這些東西。”
人們的夢(mèng)想是仿制出蜘蛛吐出來(lái)的7種絲中最強(qiáng)韌的那種：能讓蜘蛛懸掛在網(wǎng)上并且含有7種蛛絲蛋白的牽引蛛絲。這些蛋白分子很大——每個(gè)最大有600千道爾頓(kDa)，幾乎是普通人類(lèi)蛋白大小的兩倍。這使其很難在經(jīng)過(guò)基因改造的生物體內(nèi)生產(chǎn)出來(lái)。公司大多選擇生產(chǎn)50 到200 kDa的版本，因?yàn)樗鼈兏菀妆槐磉_(dá)。這些較小的蛋白產(chǎn)生的絲通常沒(méi)有那么強(qiáng)韌和靈活。“從某個(gè)方面來(lái)說(shuō)，隨著蛋白變小，機(jī)械性能便會(huì)喪失。”猶他州立大學(xué)化學(xué)家Randy Lewis表示。Lewis團(tuán)隊(duì)最先克隆出蜘蛛絲基因。
與此同時(shí)，研究證實(shí)，模仿蜘蛛將濃縮蛋白液紡成纖維的方式也很困難。目前，Lewis能將蜘蛛絲蛋白紡成不溶于水的纖維，并且消除了對(duì)昂貴且可能有毒的有機(jī)溶劑的需求。由瑞典皇家理工學(xué)院流體物理學(xué)家Daniel Sderberg領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)找到了一種利用木材和紙張中線性化的纖維素纖維來(lái)排列蜘蛛絲蛋白以形成纖維的方法。不過(guò)，在商業(yè)規(guī)模上將這些絲紡成纖維是另外一回事。“放大規(guī)模是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。”位于德國(guó)慕尼黑的蜘蛛絲初創(chuàng)公司AMSilk首席科技官Lin Rmer表示。
蜘蛛絲蛋白已進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售，但只是在化妝品和醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，而非應(yīng)用到高強(qiáng)度的纖維中。AMSilk在大腸桿菌中生長(zhǎng)出蜘蛛絲蛋白并且將純化的蛋白干燥，使其形成粉，或者將其混合進(jìn)凝膠中，以便用作諸如保濕乳液等個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的添加劑。據(jù)稱(chēng)，蜘蛛絲蛋白能幫助乳液在皮膚上形成非常順滑、透氣的保護(hù)層。Rmer介紹說(shuō)，目前公司每年會(huì)賣(mài)出好幾噸純化的蜘蛛絲蛋白成分。
AMSilk還在完成一項(xiàng)包裹有該公司蜘蛛絲蛋白的硅膠乳房植入臨床試驗(yàn)。由于這些蛋白含有高度重復(fù)的小氨基酸序列，因此據(jù)說(shuō)它們幾乎不會(huì)被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。這種包裹還能比聚四氟乙烯或者不銹鋼更容易擺脫掉細(xì)菌。Rmer表示，這些優(yōu)勢(shì)應(yīng)當(dāng)會(huì)使公司利用蜘蛛絲包裹改善從人工髖關(guān)節(jié)到導(dǎo)尿管的諸多植入物。Kraig Biocraft實(shí)驗(yàn)室和位于斯德哥爾摩的Spiber技術(shù)公司表示，它們也正在開(kāi)發(fā)類(lèi)似應(yīng)用。
