提到蜘蛛,你也許會(huì)渾身起雞皮疙瘩,但如果你知道蜘蛛絲的諸多神奇妙用,就會(huì)對(duì)它另眼相看。
蜘蛛絲是一種特殊的蛋白纖維,具有很強(qiáng)的彈性、柔韌性和延展性,也具有輕盈、耐紫外線、生物可降解等優(yōu)點(diǎn),是包括蠶絲在內(nèi)的天然纖維和合成纖維所無(wú)法比擬的。
作為一種新興的生物材料,蜘蛛絲有著有趣的、驚人的性能。它可以用來(lái)制作精美的服飾,可以用于制作小提琴弦,并演奏出令人振奮的琴聲。它比目前防彈背心里的“纖維B”更堅(jiān)固,若將其擰成鉛筆一樣粗的繩索,只要一根就能把一架正在飛行的波音747飛機(jī)拉住。
目前,蜘蛛絲優(yōu)良的性能引起了世界各國(guó)科學(xué)家的興趣和關(guān)注,不少科學(xué)家還在研究大量“生產(chǎn)”蜘蛛絲的方法。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,生物技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用的日趨成熟,蜘蛛絲的超能力將在更多領(lǐng)域得以展現(xiàn)。
超能力一:蜘蛛絲金縷衣
2012年1月,位于倫敦的英國(guó)著名藝術(shù)博物館VA展出了一件華麗神秘的藝術(shù)品,震驚了歐洲甚至全球。那是一件以百分之百的天然蜘蛛絲純手工織就的“金縷衣”,也是目前世界上僅有的一件大型黃金蜘蛛絲服裝。
這件“金縷衣”由Simon Peers和Nicholas Godley共同指導(dǎo)完成。19世紀(jì)的時(shí)裝與插畫(huà)激發(fā)了他們的靈感,于是兩人從2004年就開(kāi)始用蜘蛛絲做試驗(yàn),試圖復(fù)興正被遺忘的古典藝術(shù)。
為了制作這一大片面料,工人每天早上在馬達(dá)加斯加的高地上捕捉蜘蛛,然后將其放入為了收集蛛絲而特別設(shè)計(jì)的甲胄中。這些訓(xùn)練有素的操作者一次給24只蜘蛛取絲,蜘蛛在完成吐絲任務(wù)后會(huì)被放生回原野。僅僅這一塊面料,就用了將近100萬(wàn)只黃金圓蜘蛛所吐的絲,耗用了80名操作者5年的時(shí)間。
采集完畢后,大量的蜘蛛絲用錐子纏繞,運(yùn)送到編織作坊,由熟練的工人將蜘蛛絲的拉伸性能發(fā)揮到最佳。在馬達(dá)加斯加加工的織物中,每條基礎(chǔ)經(jīng)紗由96條原蜘蛛絲加捻而成,每條緯紗由10條原蜘蛛絲加捻而成。面料的一個(gè)編法耗用96根紗線,里襯有48根,大面積的刺繡紗由24根未加捻原絲組成。平均來(lái)講,一盎司面料就包含23000條蜘蛛絲。這是一系列非常繁瑣和耗費(fèi)人力的工作,正因如此,這件蜘蛛絲服裝才顯得極其稀有和珍貴。
超能力二:防彈皮膚
近日,荷蘭藝術(shù)家杰勒·埃瑟迪和細(xì)胞生物學(xué)家阿布德?tīng)柾吆詹肌ひ翣枴じ窆栕粢晾弥┲虢z與人體皮膚混合生長(zhǎng),使燒傷病人長(zhǎng)出一層刀槍不入的“防彈皮膚”。
據(jù)悉,研究人員通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種山羊,這種山羊能生產(chǎn)出具有蛛絲蛋白的羊奶。在羊奶中加入一種特殊溶劑后,就能提取到大量的蛛絲纖維。這種蛛絲纖維比凱夫拉爾纖維還結(jié)實(shí),強(qiáng)度是鋼的10倍。繼而,研究人員將這種物質(zhì)與人類皮膚相混合后,就出現(xiàn)了所謂的防彈皮膚,就像科幻電影中的“金剛之身”。
該試驗(yàn)的最終目的是用這種蜘蛛絲中的蛋白質(zhì)來(lái)替換人類皮膚中的角蛋白,從而增加人類皮膚的韌性。
超能力三:穿在身上的電子產(chǎn)品
在不久的將來(lái),我們的衣柜里也許都會(huì)出現(xiàn)這樣的智能衣服——可以自動(dòng)播放音樂(lè)的外套,能夠讀書(shū)給你聽(tīng)的睡衣,能夠讀出人體心跳和呼吸頻率的襯衫……這種智能服裝是一種由互相聯(lián)通的電子元件織成的織物,是可以“穿在身上的電子產(chǎn)品”,而織物的原料主要來(lái)自蜘蛛絲。
新加坡國(guó)立大學(xué)的劉向陽(yáng)教授介紹:“用蜘蛛絲制作的一些多功能的織物,通過(guò)與電子產(chǎn)業(yè)的結(jié)合,產(chǎn)生的多功能智能化的民用電子紡織品將形成超過(guò)1萬(wàn)億美元的市場(chǎng)?!?/p>
超能力四:小提琴琴弦
小提琴琴弦一向采用羊腸弦或金屬弦,如果以蜘蛛絲作為琴弦,不知能奏出怎樣的音色?
日本奈良縣立醫(yī)科大學(xué)研究員、音樂(lè)愛(ài)好者大崎重吉,花了10年時(shí)間,嘗試用蜘蛛絲作為材料,制作小提琴的琴弦。據(jù)說(shuō)這種琴弦相對(duì)于傳統(tǒng)的羊腸弦和金屬弦而言,音色更加柔和、深刻。
為了制造這種蜘蛛絲琴弦,大崎飼養(yǎng)了300只金蛛與人面蜘蛛,以便采集大量蜘蛛絲。他先把3000~5000根蜘蛛絲同向擰成一束,接著把3束蜘蛛絲反向擰成一根琴弦,然后,他開(kāi)始測(cè)試其拉伸強(qiáng)度。這是一個(gè)很關(guān)鍵的因素,因?yàn)樵趨f(xié)奏曲演奏的過(guò)程中琴弦絕對(duì)不能弄斷。研究結(jié)果表明,蜘蛛弦的張力比起羊腸弦略遜一籌,但比用得最多的金屬弦和尼龍弦要強(qiáng)不少。
大崎借助顯微鏡觀察蜘蛛絲琴弦,發(fā)現(xiàn)琴弦非常圓潤(rùn),從橫截面來(lái)看,每束絲被壓縮成各種形狀,緊密貼合在一起,中間沒(méi)有絲毫空隙。他說(shuō):“正是因?yàn)檫@種特性,它們才有如此強(qiáng)度,最重要的是,造就了它獨(dú)特的音色。”幾個(gè)專業(yè)的小提琴家說(shuō),蛛絲琴弦發(fā)出的較佳音色能夠創(chuàng)造一種新的音樂(lè)。這種琴弦作為一種高附加值的產(chǎn)品,是蜘蛛絲一種新型的應(yīng)用。
蜘蛛絲生產(chǎn)方法
隨著生物技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)蜘蛛吐絲原理的深入研究,蜘蛛絲人工生產(chǎn)的方法有了突破性進(jìn)展。
1.利用家蠶生產(chǎn)蜘蛛線。此法利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)中“電穿孔”的方法,將蜘蛛“牽引絲”部分的基因注入只有半粒芝麻大的蠶卵中,使培育出來(lái)的家蠶分泌出含有“牽引絲”蛋白的蜘蛛絲。
2.利用牛羊奶生產(chǎn)蜘蛛絲。將能產(chǎn)生蜘蛛絲蛋白的合成基因移植給某些哺乳動(dòng)物如山羊、奶牛等,從其所產(chǎn)的乳液中提取一種特殊的蛋白質(zhì),這種含蜘蛛基因的蛋白質(zhì)可用來(lái)生產(chǎn)有“生物鋼”Biosteel之稱的光纖,其性能類似于蜘蛛絲。據(jù)稱加拿大尼克西生物技術(shù)公司就利用山羊轉(zhuǎn)基因羊奶,每天每升羊奶中可產(chǎn)10克蜘蛛絲蛋白,一年就是3.65公斤。
3.利用微生物生產(chǎn)蜘蛛絲。此法是將蜘蛛絲基因轉(zhuǎn)移到能在大培養(yǎng)容器里生長(zhǎng)的細(xì)菌上,通過(guò)細(xì)菌發(fā)酵的方法來(lái)獲得蜘蛛絲蛋白質(zhì),再把這種蛋白質(zhì)從微孔中擠出,就可得到極細(xì)的絲線。
4.利用植物產(chǎn)生蜘蛛蛋白。將能產(chǎn)生蜘蛛絲蛋白的合成基因轉(zhuǎn)移給植物,如花生、煙草和谷物等,使這種植物能大量生產(chǎn)類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質(zhì),提取后作為生產(chǎn)蜘蛛絲的原料。