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科学家们长期以来一直羡慕不起眼的蚕能够吐出人类已知的最强天然纤维。 现在，他们离理解这种生物如何完成这一壮举又近了一步。 在今天发表于《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员揭示，关键在于这种动物能够仔细控制其丝腺中的水分含量。 这些发现应该有助于改进未来的仿丝技术。
科学家们早就知道，丝绸令人印象深刻的强度来自于具有各种特性的蛋白质混合物。 例如，有些是亲水的（喜水的），而另一些是疏水的（憎水的）。 但是，蚕和蜘蛛如何将含有这些化合物的溶液转化为丝线，而又不会堵塞其丝腺，这一点尚不清楚。 在这项新的研究中，塔夫茨大学的 David L. Kaplan 和 Hyoung-Joon Jin 从蚕茧中溶解了丝绸，并去除了负责将纤维粘合在一起的化合物。 然后，他们研究了剩余的蛋白质在存在不同量的水的情况下如何表现。 他们发现，随着水位降低，微小的固体蛋白质岛开始形成。 随着更多水分被去除，这些所谓的微胶粒结合在一起，形成更大的凝胶状结构，直径在 100 到 200 纳米之间。 这种聚集使得蛋白质保持可溶性并避免过早结晶。
如果蛋白质在产丝动物体内过早凝固，它们可能会永久性地阻塞纺丝系统，从而可能导致致命的结果。 根据该报告，丝蛋白会自身折叠，并排列其疏水和亲水部分，使其在纺丝前保持可溶状态。 Kaplan 指出，“这一发现可能导致加工方法的开发，从而产生用于生物医学应用以及军警部队防护服的新型高强度和高性能材料。”