לאחר שנים של מחקר, ייתכן שאנו קרובים לייצור בקנה מידה מלא של משי עכביש חזק במיוחד.
תולעי משי מוטנטיות יכולות לייצר קילומטרים של משי סופר חזק, בפריצת דרך חדשה שעלולה להוביל לייצור המוני של חומר משי עכביש קשיח וגמיש. הודות למאמצים של תולעי העכביש שעברו מהונדסים גנטית, יחד עם עיזים ועכבישים, בגדי עכביש עשויים להגיע אלינו בקרוב.
רנדי לואיס, ביולוג מולקולרי מאוניברסיטת וויומינג, חולב את העכבישים שלו במשך כבר כמה שנים, והוא ניסה לשפר את התשואות של משי עכביש מהונדס גנטית אַספֶּסֶת. הוא חוקר גנים משופרים של משי עכביש סינטטי, והוא מקווה להתחיל לגדל כותנת עכביש בעתיד הקרוב. עם המחקר האחרון שלו, בדי עכביש עשויים להיות רק בעוד שנה.
בשבוע שעבר הודיעו לואיס ומלקולם פרייזר מאוניברסיטת נוטרדאם שהם גידל תולעי משי שהונדסה גנטית לייצר משי עכביש.
"מנקודת המבט שלנו, יש יתרונות עצומים לעובדה שהסיב כבר מסתובב", אמר לואיס. "אתה לא צריך לטהר את החלבון, אתה לא צריך לקחת אותו ולסובב סיבים."
לואיס אמר כי המחקר, שעדיין לא פורסם, מוכיח את הרעיון של הנדסה וגידול תולעי משי מהונדס.
"השאלה האמיתית הולכת להיות, האם נוכל לבצע את השיפורים הנדרשים בתכונות המכניות של משי תולעי המשי על ידי שילוב משי העכביש בתוכו? אם אנחנו יכולים לעשות את זה, אז ברור שזה מאפשר הרבה דברים במונחים של כמות החומר שאתה יכול לעשות."
פקעת תולעי משי אחת מכילה יותר מחצי קילומטר של חוטי משי, כך שמושבות של תולעי משי מהונדס מייצרות הרבה משי, אמר פרייזר, ביולוג מולקולרי בנוטרדאם. הוא מאמין שייצור תעשייתי של משי עכביש מהונדס עשוי להתרחש בתוך שנה.
משי עכביש הוא אחד החומרים היקרים ביותר בטבע. זה יכול לשמש למגוון עצום של מוצרים, מרצועות מלאכותיות ועד חבישות פצע חזקות במיוחד או אפילו שריון גוף. לואיס רואה בעיני רוחו גידים להחלפת משי עכביש, חוטי צניחה ועוד.
משי אפילו יכול לשמש להובלת תרופות או לפעול בקנה מידה ננומטרי פיגומי טרנזיסטור. במחקר בשנה שעברה, מדענים במרכז למחקר וטכנולוגיה קליני Legacy בפורטלנד, אורג', הוכיחו כי שתלי מוח על בסיס משי המכילים אדנוזין יכולים לדכא התקפים אצל חולדות. במאמר שפורסם בכתב העת מַדָע ביולי, חוקרים מאוניברסיטת טאפטס אמרו שניתן להשתמש במשי לבניית תצוגות גמישות ומתכלות או אפילו מערכות אופטיות ניתנות להשתלה לרפואה.
"יש הרבה דברים שאתה יכול לעשות עם סיבים שאתה לא יכול לעשות עם משהו שמגיע כגוש אמורפי או מוצק", אמר לואיס.
בדים ננו יכולים להיות אפילו יותר חזקים ממשי עכביש, אבל נכון לעכשיו הם קטנים בצורה בלתי אפשרית. בשבוע שעבר דיווחו חוקרים קנדיים על בנייתו שרשרת הפוליאין הארוכה ביותר אי פעם - קשרי פחמן-פחמן פוליאין חזקים אפילו יותר מאלה שבגרפן - אבל אורכו היה רק 44 אטומי פחמן.
סיבים בגודל ננו עדיין מוגבלים. "אנחנו יכולים לייצר כמויות טקסטיל של משי תולעי המשי," אמר פרייזר. "ננוטכנולוגיה היא בהחלט משהו שיש לו פוטנציאל מדהים, אבל אני לא יודע תוך כמה זמן הפוטנציאל הזה יתממש, ו גם אם זה יתממש, אני לא בטוח שזה יחליף רבים מהיישומים הרפואיים של סיבי משי טבעיים, שהם רַב."
לואיס עובד על יישומים אלה במשך שני עשורים. עברו 12 שנים מאז שהוא בודד לראשונה את הגנים שמייצרים משי עכביש בעל ביצועים גבוהים, והוא זכה תשומת לב בינלאומית לעיזים הטרנסגניות שלו, שה-DNA שלהן השתנה כדי לייצר את החלבונים הדרושים לייצור משי עכביש. כשהעזים יולדות ומתחילות להניק, הן מייצרות חלבוני משי עכביש בחלב שלהן, שנאסף, מטוהר ומסתובב למשי, אמר לואיס.
קל יותר לחלוב עכבישים מאשר עיזים מוטנטיות, אם רק עכבישים לא היו כל כך רצחניים וטריטוריאליים. כפי שהוא, חוות עכבישים לא הוכיחו את עצמם כמיזם מוצלח, בעוד שיש מסורות ארוכות של גידול תולעי משי וגם עיזים. גם קנה המידה עושה את ההבדל: לואיס יכול לקבל חצי גרם של משי מכל ליטר חלב. יידרש 100 עכבישים כדי להשיג את הסכום הזה.
תולעי משי טרנסגניות יכולות להיות אפילו יותר פרודוקטיביות. עם זאת, גידולם היה כרוך ב-DNA ערמומי. Kraig Biocraft Laboratories Inc., חברת Lansing, Mich., שיתפה פעולה עם פרייזר, שגילתה ו רשם פטנט על טרנספוזון DNA בשם "piggyBAC". הטרנספוזון יכול להחדיר את עצמו לגנטיקה של התא חוֹמֶר. החוקרים השתמשו ב-piggyBAC כדי לשלב קטעי DNA של עכביש בעוברים של תולעי משי, וכתוצאה מכך תולעי משי המסובבות תולעת משי חלקית, חלקית משי עכביש.
החוקרים רצו להיות בטוחים שהם יכולים לגדל את תולעי המשי העכבישים, אז הם גם הוסיפו חלבון פלואורסצנטי ל-DNA של העכביש. לתולעי המשי המוטנטים היו עיניים אדומות זוהרות, והמשי שלהן היה ירוק ניאון.
תולעת משי
פרייזר אמר שהוא משלים ניתוחים מולקולריים לפני הגשת המחקר שלו לכתב עת מחקר. בינתיים, הוא מקווה להמשיך ולשפר את קטעי ה-DNA של העכביש - במיוחד אם מדענים ישיגו רצף לעכביש חדש לגמרי שהתגלה זה עתה במדגסקר. ה עכביש הקליפה של דרווין מייצרת את הקורים הגדולים בעולם, מסתובבת משי שחזק פי 10 מקוולר.
פרייזר חוקר גם HIV ודלקת כבד, והוא רמז שתולעי משי שנפרצו ל-piggyBAC עשויות להיות שימושיות עבור יישומים אחרים: "משי אינו החלבון היחיד שתולעי משי יכולות לייצר", אמר.
לואיס אמר שהעדיפות הגבוהה ביותר שלו היא למצוא את הדרך המהירה והיעילה ביותר לייצר כמויות גדולות של משי. הוא גם מקווה להמשיך לבודד גנים חדשים של משי עכביש ולשלב אותם בנוסחה שלו. נכון לעכשיו, הנוסחה שלו היא תערובת של כמה חלבוני עכביש שונים, בעיקר מאורג כדור הזהב.
לואיס גם מקווה להתחיל לגדל צמחי כותנה המכילים את החלבון הדרוש לייצור משי עכביש. זרעי כותנה כבר מכילים חלבון, והם נחשבים למוצר פסולת, אמר לואיס.
"אם נוכל לקחת ולהשתמש במשהו שאף אחד לא הולך לאכול ושאין לו ערך רב, ולהשתמש בזה בתור מערכת הייצור, אז יש לנו השפעה קטנה מאוד על מזון וסיבים, ואנחנו יכולים להשתמש בשיטות שכבר יצאו שם," הוא אמר.
אז אולי בגדי עכביש לא יהיו רחוקים בכלל.
