蜘蛛絲是目前已知彈性和韌性最高的天然纖維，其抗張強(qiáng)度是鐵的5倍，是現(xiàn)有最好的人造纖維的3倍。那么，蜘蛛如何在短時(shí)間內(nèi)，利用存儲(chǔ)在絲腺中的蜘蛛絲蛋白制造出纖長的、非常穩(wěn)定且彈性很好的蜘蛛絲呢？德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)、拜羅伊特大學(xué)的科學(xué)家在5月13日出版的《自然》雜志上揭示了這個(gè)秘密。
慕尼黑工業(yè)大學(xué)的荷斯特·克斯樂教授稱，天然蜘蛛絲的彈性和抗張強(qiáng)度無與倫比，其可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域：從可吸收的手術(shù)縫合材料到自動(dòng)化工業(yè)使用的纖維等。如果解開這個(gè)謎題，或許有助于研究人員研發(fā)出穩(wěn)定的人造蜘蛛絲纖維。
蜘蛛絲包含很多蛋白分子，這些蛋白分子是由數(shù)千個(gè)氨基酸組成的長鏈。X射線結(jié)構(gòu)分析顯示，在蜘蛛絲纖維中的某些區(qū)域，幾個(gè)蛋白長鏈通過穩(wěn)定的物理鏈接相互絞合在一起，從而讓蜘蛛絲纖維非常穩(wěn)定；而不發(fā)生鏈接的區(qū)域可以讓蜘蛛絲纖維擁有很高的彈性。
不過，當(dāng)絲蛋白還在蜘蛛的絲腺中時(shí)，雖然高密度的絲蛋白被存儲(chǔ)在一個(gè)充滿鹽水的環(huán)境中，但這些絲蛋白長鏈卻并沒有發(fā)生簇?fù)砗玩溄?。慕尼黑理工大學(xué)化學(xué)系的湯姆斯·史凱貝解釋道，在絲腺中的存儲(chǔ)環(huán)境下，兩個(gè)長鏈中相互鏈接的區(qū)域并非平行放置，這樣就有效地阻止了長鏈的相互絞合。
當(dāng)絲蛋白進(jìn)入紡紗管道，它們遇到了一個(gè)鹽水濃度和組成完全不同的環(huán)境，這使得這些蛋白長鏈會(huì)平行對(duì)齊，讓那些負(fù)責(zé)相互鏈接的區(qū)域“肩并肩”地并排在一起，由此形成了穩(wěn)定的蜘蛛絲。
使用微系統(tǒng)技術(shù)，研究人員研發(fā)出了一個(gè)人工的紡紗管道。同時(shí)，拜羅伊特大學(xué)的科學(xué)家正在研發(fā)仿生紡紗裝置，希望能夠制造出人工蜘蛛絲。（作者：劉霞）