...Похоже, паук скоро лишится монополии на свою продукцию
Канадские ученые с нетерпением ожидают от коз молока, которое может быть использовано для создания… прочных бронежилетов и наложения послеоперационных швов. Молоко должно появиться в феврале, после рождения первенцев у генетически модифицированных животных.
Природа создала множество материалов с удивительными свойствами. Взять, к примеру, обыкновенную паутину. Кто бы мог подумать, что ее нити способны вытягиваться на треть своей длины, впятеро прочнее стали на разрыв и при этом несравненно легче.
Справедливости ради надо отметить, что речь идет лишь об одном сорте паутины — нити основы, самой прочной и толстой (около 5 мкм), из которой пауки строят каркасы ловчих сетей. На самом деле самка паука может делать семь видов паутинного шелка: они вырабатываются разными железами насекомого и предназначены для разных целей, поэтому их структура и свойства сильно отличаются.
В свое время, использовав паутину крупных тропических пауков, искусные ткачи смогли соткать тончайшие, но очень прочные перчатки для Наполеона. Узнав, из чего сделан подарок, император тут же загорелся идеей оснастить свой флот паутинными парусами. Однако расчет показал: даже пауки всей Земли не в состоянии наткать паутины, чтобы обеспечить парусным вооружением хотя бы один корабль.
С той поры исследователи неустанно стараются заменить паутину ее искусственным аналогом. Однако синтезировать материал, из которого сделана паутина, до сих пор никому не удалось. Как показали исследования во многих лабораториях мира, паучий шелк — сложнейший композиционный материал, состоящий из двух видов белков и 5–6 % воды. Молекулы белков хитро переплетены, причем часть белка находится в аморфном состоянии, а часть (от 30 до 45 %) — в виде кристаллов: первые обеспечивают эластичность, а вторые — прочность. Сделать такой материал, что называется, вручную невозможно. Поэтому ученым оставался один выход — попытаться сделать паучий шелк биотехнологическим способом.
И вот исследователи монреальской компании «Нексиа биотекнолоджиз» вывели породу коз, в геном которых встроены гены паука, отвечающие за выработку паутины.
Кстати, это не первая попытка подобного рода. Новый ген уже встраивали в клетки, взятые у коровы и хомяка. В результате они стали вырабатывать протеин, выделяемый в природе железами пауков. Теперь вот очередь дошла до коз, обладающих большей производительностью. Выработанный ими протеин должен стать основой для получения легкого и прочного волокна, которое президент фирмы «Нексиа» Джеффри Тернер назвал «биосталью».
«Паутина — чаша Грааля для материаловедения, — сказал он в интервью журналистам. — Паук превзошел достижения человека в области текстильных технологий. И вот теперь мы смогли повторить его опыт. Правда, мы еще не завершили свою работу, но, по меньшей мере, уже узнали достаточно много»…
Сейчас, по словам Тернера, стоит задача получения «биостали» в объемах, пригодных для коммерческого использования. Предполагается, что клонированные козы станут своеобразными «фабриками» по производству молока, из которого будут получать протеиновый шелк.
Аналогичные работы ведутся и в нашей стране. В Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов под руководством доктора биологических наук, члена-корреспондента РАН Владимира Георгиевича Дебабова расшифровали ген, ответственный за выработку паутинного белка у крестовика уемуры — крупного, размером с полкулака, паука, обитающего на Дальнем Востоке. Затем ученые сумели синтезировать аналог этого гена.
Синтезированный ген встроили в геном дрожжей-сахаромицетов, после чего эти микроорганизмы стали вырабатывать паутинный белок.
Ученые сумели выделить его из дрожжей в достаточных количествах, очистить, подобрать для него растворитель и сделать тончайшие пленки на стекле, которые были подвергнуты затем всестороннему изучению.
Исследования показали, что в полученных пленках прослеживается та же структура, что и в природной паутине. Другими словами, ученым удалось получить аналог природного композиционного материала. Технологические решения по части прядения разрабатывают ученые в научно-исследовательском центре «Углехимволокно» (г. Мытищи).
Впрочем, проведенные исследования — лишь первый шаг на пути к промышленной технологии, когда из наработанного микроорганизмами белка можно будет делать тончайшие нити. Тогда «рукотворную» паутину используют для изготовления легких и надежных бронежилетов для солдат и полицейских, частей летательных аппаратов, в строительстве и медицине…
Публикацию подготовил С. СЛАВИН