Ученые создали ГМО-шелкопряда, который производит нить прочнее кевлара

Исследователи не просто вырастили новую нить — они создали экологичную альтернативу синтетике вроде нейлона и того же кевлара. Ведь обычные искусственные волокна часто делают из нефти, и они щедро рассыпают в мир микропластик. А тут — природный, биоразлагаемый материал невероятной силы. Что может быть лучше?

Раньше у учёных не получалось воспроизвести один ключевой трюк природы: нанести на искусственный шелк специальную защитную оболочку из гликопротеинов и липидов. Именно она, как слой супер-лака, спасает паутину от влаги и ультрафиолета. Без неё волокно быстро теряло свойства. Казалось бы, тупик.

Но решение пришло от... самих шелкопрядов. Вернее, от их генетически модифицированных версий. Учёные внедрили в ДНК гусениц паучий ген, и те стали покрывать свои нити той самой, идеальной защитной плёнкой. Гусеница сделала за нас самую сложную часть работы. Элегантно, не находите?

«Натуральный шелк — это стратегический ресурс, — говорит соавтор работы Цзюньпэн Ми. — Исключительная прочность наших волокон открывает огромные перспективы». Только представьте: хирургические нити для более 300 миллионов операций в год, которые сейчас зависят от синтетики. А ещё — более прочная и удобная одежда, новые виды бронежилетов, «умные» материалы, аэрокосмические технологии. Список кажется бесконечным.

Как модифицировали шелкопряда

Как же этого добились? Методом ювелирной генной хирургии. Учёные с помощью CRISPR-Cas9 встроили в ДНК шелкопряда ген паука. Потребовались сотни тысяч микроскопических инъекций в оплодотворённые яйца. Титанический труд, но он окупился сполна: паучий ген взял на себя роль инженера по качеству, обеспечив нити феноменальную защиту.

Но просто добавить ген было мало. Нужно было ещё заставить паучий белок правильно «общаться» с белками в железах шелкопряда, чтобы процесс прядения шёл как надо. Команде пришлось создать минимальную модель структуры шелка, чтобы разобраться в этом микроскопическом танце. Попутно они детально изучили, как вообще гусеница ткёт свою нить. Получилось убить двух зайцев: решили практическую задачу и углубили фундаментальные знания.

«Мы уверены, что крупномасштабная коммерциализация уже не за горами», — заявляет Ми. И верится ему. Когда решение столь элегантно встроено в саму природу производства, масштабировать его проще.

Впереди — новые горизонты. Учёные хотят использовать полученные знания о прочности паутины, чтобы научить шелкопрядов прясть волокна не только из натуральных, но и из модифицированных аминокислот. «Внедрение более ста модифицированных аминокислот открывает безграничные возможности для проектирования волокон», — говорит Ми. Мы стоим на пороге эры, где материал будет программироваться на генетическом уровне. Будущее ткётся прямо сейчас, в коконе скромной гусеницы.