Коза-паук — не новый герой комиксов и блокбастеров, а вполне реальное животное. Необычное существо, которое полезно в медицине, косметологии и промышленности — продукт генной инженерии. Зачем учёные привили ген паука козам и что из этого вышло — разбираемся в статье.
Зачем скрестили паука и козу
Натуральная паутина эластичная, прочная и лёгкая. Люди давно думали, как можно использовать в своих целях такой уникальный материал, как паучий шелк.
Паутинная нить может быть полезна в медицине и высокотехнологичном производстве. Из неё можно произвести:
- искусственные связки, которые выдерживают высокие нагрузки и не отторгаются организмом,
- хирургические нитки,
- прочные бинты,
- компьютерные чипы,
- лёгкие бронежилеты,
- рыболовную леску,
- волокно-оптические кабели и т. д.
У паутинной нити нет достойного синтетического аналога. А получать нить непосредственно от самих пауков — трудоёмко и неэффективно. Дело в том, что пауков сложно разводить на фермах. Паукообразные агрессивны по отношению к себе подобным и с трудом уживаются на одной территории.
Тогда у генных инженеров возникла идея привить ген пауков козам и получать драгоценную нить из их молока.
Как скрестили паука и козу
Эксперимент по скрещиванию паука и козы провёл профессор генетики Рэнди Льюис из университета Вайоминга.
Для эксперимента взяли пауков-кругопрядов (лат. Nephila), также их называют гигантскими древесными пауками, золотопрядами и т. д. Это род крупных пауков, которые плетут самые большие паутины. Учёные разобрали ДНК животного и выделили ген, который отвечает за производство паучьего шёлка. Затем полученный ген встроили в генный ряд эмбриона козы, а эмбрион имплантировали живой козе.
Коза, которая родилась в результате эксперимента, внешне выглядела как сородичи, но имела одну сверхспособность. В молоке генно-модифицированной козы есть особый белок, который после обработки можно превратить в паучий шёлк.
Генно-модифицированные козы здоровы и дают потомство, которое сохраняет мутацию в своих генах. В итоге в штате Юта в США появилась целая ферма с генно-модифицированными животными, которых назвали «козы-пауки».
Из молока одной такой козы за день можно получить столько же паучьего шёлка, сколько за это же время от миллиона пауков.
Учёные не останавливаются в своих экспериментах. Есть компании, которые для производства биосинтетического шёлка используют генно-модифицированные бактерии и дрожжевые белки.
Свойства паучьего шёлка
Искусственно полученная паутина обладает целым рядом ценных свойств.
- Белки паутины не вызывают иммунного ответа, на её поверхности плохо растут и размножаются бактерии. Поэтому паучий шёлк можно использовать в медицине: для производства хирургических нитей, заживляющих повязок, покрытия имплантатов и т. д.
- Паучий шёлк идеально сочетает прочность и эластичность. Полученные волокна в несколько раз прочнее кевлара — материала, из которого делают бронежилеты. Паучий шёлк можно использовать для изготовления материалов, которые должны выдерживать высокие нагрузки.
- Паучий шёлк не плавится, что снижает риск ожогов при воздействии высоких температур. Материал можно применять в армейской экипировке.
- При добавлении керамических наночастиц к паучьему шёлку получаются отличные упаковочные материалы, которые не пропускают газ и пары воды.
- Паучий шёлк интересен и модной индустрии — как современный уникальный материал и дополнительный повод привлечь внимание к бренду.
Одежда и обувь из паучьего шёлка
Есть несколько известных компаний, которые экспериментировали с одеждой и обувью с паучьим шёлком в составе.
Немецкая компания AMSilk из белков паучьего шёлка изготавливает волокна под торговым названием Biosteel («Биосталь»). Из этого волокна можно производить одежду, обувь и текстиль для отделки кресел автомобилей и самолётов.
В 2014 году компания adidas выпустила линию спортивной обуви, которая почти полностью, кроме подошвы, была сделана из волокон Biosteel.
В 2017 году компания Bolt Threads выпустила галстуки из паучьего шёлка. Материал был получен с помощью генно-модифицированных дрожжей. Дрожжи произвели белок, из которого и изготовили искусственную ткань. Компании потребовалось 90 километров паучьего шёлка, чтобы изготовить 50 галстуков. Каждый стоил 314 долларов. А чтобы определить, кто именно сможет купить аксессуары, Bolt Threads организовала лотерею на своём сайте.
В 2019 году японская биотехнологическая компания Spiber в коллаборации с брендом The North Face выпустила первую в мире парку на основе паучьего шёлка. Высокотехнологичное изделие назвали Moon Parka. Парка получилась тёплая, водонепроницаемая и при этом дышащая.
Компания, которая планировала изготавливать паучий шелк из молока коз-пауков, в итоге обанкротилась. А вот производство уникального материала с помощью генно-модифицированных бактерий и дрожжей оказалось более эффективным. Технологии не стоят на месте, и кто знает, возможно, совсем скоро в магазинах станут привычными этикетки Spider Silk — «сделано из биосинтетического паучьего шёлка».
