“蜘蛛丝”细菌造

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  人类利用蜘蛛丝始于1909年。在第二次世界大战时,蜘蛛丝曾被当作十字准线用在望远镜、枪炮的瞄准系统中。20世纪90年代后,人们开始对蜘蛛丝蛋白的基因组成、结构形态、力学性能等有了深入研究,为蜘蛛丝商业化生产提供了可能性。
  蜘蛛丝有多结实?
  丝绸常被用来生产服装和床上用品,但是蜘蛛丝材料就远远不止于此。蜘蛛丝的物理性质与蚕丝相比,具有非常明显的优势。蜘蛛丝很结实,人们用物理数据证实了这一点。在力学强度方面,蜘蛛丝纤维与强度最高的碳纤维及高强合纤强度相接近,但韧性明显优于后两种纤维。
  科学家称,蜘蛛生产的丝不仅珍贵,而且非常坚韧。这种材料的强度是钢的5倍,但比人的头发还要细。一根铅笔粗的蜘蛛丝绳子就能阻止波音747的飞行,而且可以拉伸到原来长度的2到4倍。因此,蜘蛛丝纤维在国防、军事、建筑等领域具有广阔的应用前景。
  天然蜘蛛产丝量非常低,而且蜘蛛具有同类相食的习性,无法像家蚕一样高密度养殖,所以靠养殖天然蜘蛛取得蛛丝产量很有限。
  随着现代生物工程技术的发展,用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破。
  “蜘蛛丝”细菌造
  该项目的研究人员发现,在自然界中,有许多蛋白质材料具有惊人的机械性能,但这些材料的供应往往非常紧张。于是,他们对生物工程产生兴趣,认为这样不仅可以生产这些材料,而且可以使它们变得更好。
  现在,研究人员已经把蜘蛛放在了一边,开始着手利用细菌生产出大量的丝类材料。这是一种新的利用生物制造材料的方法,即利用转基因细菌制造地球上最坚固和稀有的材料之一:“蜘蛛丝”。通过将蛋白质植入细菌中,研究人员能够制造出像蜘蛛丝一样的材料。
  用这种新方法生产的丝与蜘蛛丝的性能相同,具有相当的强度和弹性,其产量远远高于蜘蛛本身的产量。
  美国国家航空航天局是本项研究的资助者之一,他们对生物生产材料感兴趣。目前他们正在开发将二氧化碳转化为碳水化合物的技术,这些碳水化合物可以作为细菌的食物。這样,宇航员就可以在太空中生产这些材料,而不需要携带大量原料。最终,用此法制造的材料甚至可以用于太空。
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