蜘蛛吐丝的能力是通过其生理结构实现的,而人工生产类似蛛丝的“蜘蛛蚕丝”则是通过基因工程手段实现的。以下是具体说明:
一、蜘蛛吐丝的生理机制
器官结构蜘蛛腹部生有3对纺器(纺织器),每对纺器由多根纺织管组成,与丝腺相连。丝腺位于腹部后端,通过微管与纺织器相连。
吐丝过程
当蜘蛛需要吐丝时,丝腺分泌出含有骨蛋白的液体,液体通过纺织管传输至纺器尖端的喷丝头。喷丝头有数千个小孔,液体遇空气迅速凝结成坚韧且有弹性的蛛丝。
蛛丝特性
蜘蛛丝由蛋白质分子链构成,兼具强度、弹性和粘性,能承受巨大拉力(抗张强度高于钢)且不易结晶。
二、人工生产“蜘蛛蚕丝”的技术
日本农业生物资源研究所等科研机构通过基因工程实现了类似蜘蛛吐丝的生物合成:
基因植入
将蜘蛛产生蛛丝的基因(如spider silk genes)植入蚕的基因组中,使蚕能够表达产生蛛丝相关蛋白质的基因。
产物特性
通过这种基因工程手段培育出的“蜘蛛蚕丝”具有以下优势:
强度与韧性:
比天然蚕丝强韧1.5倍,且抗拉强度接近钢材;