蜘蛛不行讓細菌來,科學家利用光合細菌生產蜘蛛絲

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 19 日 21:32 | 分類 尖端科技 , 材料 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


我們都知道蜘蛛絲非常強韌且輕巧,如果能用來製造材料許多產業將有驚人的進展,但考量到每隻蜘蛛只能生產極少量的蛛絲,要透過養殖來獲得足夠的絲蛋白(silk proteins)原料幾乎可以說是不可能的事。

Communications Biology的新研究中,日本理研環境科學資訊中心(CSRS)團隊成功利用光合細菌(PSB)生產出蜘蛛絲,由於光合生物工廠能夠穩定蜘蛛絲產量,團隊認為這項研究將開啟一個新時代。

除了輕盈又堅韌,蜘蛛絲還具有生物可降解和生物相容性,因此潛在用途不僅是製造高性能且耐用的服裝、汽車或航空零件,還可安全被應用於生物醫學應用,製造藥物輸送系統、植入物和支架等。

在這項研究中,團隊專注於海洋光合作用細菌「嗜硫紅假單胞菌」(R. sulfidophilum)。這種細菌主要在海水中生長,會在大氣中捕獲二氧化碳和氮氣,並使用太陽能,考量到這些均取之不盡,團隊認為這種細菌非常適合建立可持續的生物工廠。

研究人員對嗜硫紅假單胞菌基因改造使其產生 MaSp1 蛋白,也就是大木林蜘蛛(Nephila pilipes)所產蜘蛛絲的主要成分,據信對蜘蛛絲的強度有著重要作用,而團隊插入基因組中的序列正好能將蜘蛛絲的產量最大化。

進一步的觀察證實,嗜硫紅假單胞菌產生的纖維表面和內部結構都與蜘蛛自然產生非常相似。團隊同時也發現一種簡單的配方:人造海水、碳酸氫鹽、氮氣、酵母萃取物再加上近紅外光照射,能夠讓光合細菌良好生長並有效生產絲蛋白。

隨著研究證明利用光合細菌生產蜘蛛絲的初步概念,團隊正在努力改良系統來提高蜘蛛絲的產量。團隊相信,光合細菌工廠將可幫助人們實現一些可持續發展目標,為能源、垃圾以及全球變暖問題提供可行的解決方案。

(首圖來源:pixabay

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