细菌生产出的蜘蛛丝。（图片来源：Christopher Bowen）
蜘蛛有着工程师梦寐以求的能力。它们的丝像钢铁般强韧，有弹性、无毒并且可生物降解。但是蜘蛛不易养殖。每个蜘蛛的产丝量都很有限，并且有一些还会互相残杀。几十年来，科学家试图仿制蛛丝，以用于运动装备和防弹背心的制造，但他们合成的纤维都不够好。最近，一个研究团队利用细菌生产出了与天然蛛丝一样强韧且有弹性的纤维。
之前，研究人员曾将蜘蛛造丝的DNA移植到细菌、蚕、植物甚至山羊体内，试图得到大批量的丝。然而目前为止，得到的最好的丝的强度也只有蜘蛛丝的一半。蜘蛛丝之所以如此强韧，是因为其中重复的DNA序列编码出了成百上千重复氨基酸缠绕折叠成的大型蛋白质分子。华盛顿大学圣路易斯分校的能源、环境及化学工程教授张福中（Fuzhong Zhang）说：“通常自然界会排斥重复的DNA，并尽可能改造这样的结构。”虽然蜘蛛找到了如何稳定大型DNA的诀窍，但这种重复的结构单元在其他生物中会被剪断或修改。
为了克服这个问题，张福中和同事修改了蜘蛛产丝的DNA。携带这种修改过的DNA的细菌，会产生带有特殊标签的丝蛋白。把两个蛋白分子连接在一起，形成长链后，标签会脱落。这样得到的蛋白比最大的天然丝蛋白更大。研究人员将这些蛋白制成粉，并将之与溶液混合，得到的混合液可以纺成丝，这种丝的强度可与天然蛛丝媲美。相关研究已经发表在《生物大分子》（Biomacromolecules）杂志上。
张福中表示合成丝可作为尼龙等石油制纤维的可持续替代品。但圣迭戈州立大学化学与生物化学教授格雷戈里·赫兰德（Gregory Holland）表示，这种新方法仍然面临成本问题，因为用到的纺丝液具有腐蚀性且成本高昂。
撰文：普拉奇·帕特尔（Prachi Patel）
翻译：马晓彤
引进来源：科学美国人
本文来自：环球科学
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