蜘蛛吐丝，成就工程师的梦想。它们的丝像钢铁一样坚固，富有弹性、无毒且可生物降解。但蜘蛛不易于养殖。每只蜘蛛只能产生极少量的丝，而且有些还具有同类相食性。几十年来，科学家们一直试图模仿这种银色丝线，用于缝合线、运动装备和防弹背心，但他们的合成纤维一直未能达到要求。现在，一个团队已经成功诱导细菌生产出与天然丝绸一样坚韧和弹性的丝。
研究人员此前曾将蜘蛛的丝蛋白 DNA 移植到细菌、蚕、植物甚至山羊体内，以努力大规模生产这种物质。然而，到目前为止，最好的工程纤维也只有真丝强度的一半。蜘蛛丝强度的秘密在于大型蛋白质分子，这些分子由数百个重复氨基酸链组成，这些氨基酸链由同样冗长、重复的 DNA 序列编码。但“总的来说，自然界不喜欢重复的 DNA，并且会想方设法去除它，”圣路易斯华盛顿大学能源、环境和化学工程教授张富中说。蜘蛛已经弄清楚如何稳定大型 DNA——但在其他生物中，这些重复单元会被剪切或改变。
为了规避这个问题，张富中和他的同事修改了参与生产丝蛋白的蜘蛛 DNA。用这种修改后的 DNA 工程改造的微生物会产生带有独特“标签”的丝蛋白分子。这些标签将两个分子粘合在一起，形成所需的长链，然后脱落。由此产生的蛋白质比最大的天然蛋白质还要长。研究人员将这些蛋白质制成粉末，并将其混合到溶液中，这种溶液可以纺成与天然纤维一样坚固的纤维，他们在 9 月份的《生物大分子》杂志上报道了这一成果。
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合成丝绸可能是石油衍生纤维（如尼龙）的可持续替代品，张富中说。但挑战在于以低成本大量生产它。圣地亚哥州立大学化学和生物化学教授 Gregory Holland 说，新的方法可能仍然面临同样的问题，因为纺丝溶液是用腐蚀性且昂贵的溶剂制成的，他没有参与这项工作。“下一步，”Holland 说，“是研究[水基]溶液，看看是否可以生产出类似的高性能纤维。”