神奇服裝蛛絲織成

楊先碧

古代武士靠笨重的鎧甲來(lái)保護(hù)自己，而現(xiàn)代的士兵則有相對(duì)輕盈的防彈背心。說(shuō)它“相對(duì)輕盈”，是因?yàn)樗绕胀ū承倪€是要重得多。美國(guó)科學(xué)家則表示，一種將比普通背心還輕的防彈背心很快就將上市。這種背心之所以很輕，是因?yàn)樗怯芍虢z織成的。

極度堅(jiān)韌的蛛絲

在科幻影片《蜘蛛俠》中，靠一根噴射出來(lái)的蛛絲，蜘蛛俠就可以在城市的高樓大廈之間飄來(lái)蕩去。這根蛛絲如此強(qiáng)韌，令人十分驚嘆。或許有人會(huì)質(zhì)疑：那根蛛絲真的能支撐蜘蛛俠的體重嗎？其實(shí)，這并非完全沒(méi)有科學(xué)依據(jù)。一根細(xì)細(xì)的蛛絲能支撐起蜘蛛的身體，那么按照比例來(lái)說(shuō)，蜘蛛俠噴射的蛛絲也能支撐住他的身體。科學(xué)研究也表明，一根直徑僅僅1厘米的蛛絲繩索可以拉住一架正在飛行的噴氣式小飛機(jī)，由此可見(jiàn)蛛絲是多么強(qiáng)韌。

既然蛛絲是如此好的紡織材料，那么為何人們不像養(yǎng)蠶那樣大量養(yǎng)殖蜘蛛呢？與蠶不同，蜘蛛很難馴養(yǎng)。另外，蜘蛛的蛛絲產(chǎn)量實(shí)在太低了，飼養(yǎng)蜘蛛和收集蛛絲也十分煩瑣。到目前為止，世界上只有一塊由蜘蛛絲編織的面料。這塊收藏于美國(guó)國(guó)家自然歷史博物館的面料，有4米長(zhǎng)，1.2米寬，總面積4.8平方米。為了打造出這塊獨(dú)特的面料，82名紡織專家花費(fèi)四年時(shí)間，收集了數(shù)百萬(wàn)只野生金色球體蜘蛛的蛛絲。

用酵母生產(chǎn)蛛絲

既然飼養(yǎng)蜘蛛收集蛛絲不太可行，那么人們是否要放棄利用這種高強(qiáng)度的天然材料呢？科學(xué)家希望用其他途徑來(lái)獲得蛛絲。最近，美國(guó)科學(xué)家丹·維德梅爾與大衛(wèi)·布雷斯勞爾等人，利用轉(zhuǎn)基因酵母產(chǎn)出了和蜘蛛絲一樣的轉(zhuǎn)基因蛛絲?？茖W(xué)家通過(guò)研究蜘蛛的基因圖譜獲得蜘蛛的產(chǎn)絲基因，然后將人工合成這種基因，再轉(zhuǎn)移到酵母中，酵母就有了產(chǎn)絲能力。

這些酵母被培養(yǎng)在一個(gè)碩大的罐子里，就像是酒廠里釀酒的那種罐子。酵母吸取罐子中的葡萄糖營(yíng)養(yǎng)液后，開(kāi)始分泌蛛絲乳液，其實(shí)質(zhì)是一種液態(tài)蛋白質(zhì)。但是，酵母不能直接將這些乳液轉(zhuǎn)化為蛛絲?？茖W(xué)家用專門(mén)的機(jī)器抽取大罐中的乳液，然后乳液從特制的噴嘴不斷噴射出來(lái)，一條條蛛絲由此產(chǎn)生。利用高倍顯微鏡發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因蛛絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和天然蜘蛛絲一樣。

當(dāng)然，不只是美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了轉(zhuǎn)基因蛛絲，加拿大、日本、德國(guó)、英國(guó)的科學(xué)家也在從事這方面的研究。也并非只有酵母可以生產(chǎn)蛛絲，轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因植物也可以生產(chǎn)蛛絲。加拿大魁北克一家生物技術(shù)公司的研究人員，培育出可以生產(chǎn)蛛絲的轉(zhuǎn)基因母羊。從這種母羊的奶中，可以提取出大量蛛絲蛋白。

轉(zhuǎn)基因蛛絲的用途

目前，維德梅爾等人已經(jīng)利用轉(zhuǎn)基因蛛絲紡織出面料。他們正與美國(guó)北卡羅萊納州的紡織品廠商合作，期待能大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因蛛絲面料。他們希望第一批蛛絲服裝能于2016年年底之前上市銷售。

利用轉(zhuǎn)基因蛛絲面料裁剪出來(lái)的服裝，看上去有些像絲綢服裝，摸起來(lái)也十分光滑柔軟，穿在身上保暖透氣。絲綢服裝的韌性一般相對(duì)較差，不小心被掛擦一下就容易撕裂，而轉(zhuǎn)基因蛛絲服裝韌性很強(qiáng)，很難撕裂?；谕瑯拥睦碛桑z綢服裝通常不建議用洗衣機(jī)來(lái)洗滌，而轉(zhuǎn)基因蛛絲服裝則可以。

由于蛛絲韌性好、彈性好且耐沖擊力強(qiáng)，科學(xué)家正考慮用蛛絲來(lái)制造防彈背心。無(wú)論是在干燥狀態(tài)或是潮濕狀態(tài)下，蛛絲都有很好的彈性和韌性，因此利用蛛絲制造的服裝可讓軍人、航天員、探險(xiǎn)家等適應(yīng)多種嚴(yán)酷環(huán)境。蜘蛛絲網(wǎng)還有很好的耐低溫性能，蜘蛛絲在零下40℃時(shí)仍然柔軟且彈性十足，蛛絲服裝適合那些極地考察的科學(xué)家。

除了用于加工服裝外，轉(zhuǎn)基因蛛絲作為特種材料在其他領(lǐng)域也有廣泛的用途。比如，如果把蛛絲用于飛行器的復(fù)合材料中，可以減少飛行器的自重。由于蛛絲是一種天然蛋白質(zhì)，在自然界中可以逐漸降解，用于包裝材料特別環(huán)保。利用它的降解特性，還可以用于外科手術(shù)中的縫合線。

編輯：劉雨濛 lymjcfy@163.com