Bibliotek af edderkoppesilke kunne rumme hemmeligheder for nye materialer

Med to par pincet med fin spids og hænderne på en kirurg, Cheryl Hayashi begyndte at dissekere liget af en sølvhaveedderkop under sit mikroskop.

På få minutter fandt hun, hvad hun søgte:hundredvis af silkekirtler, de organer, edderkopper bruger til at lave deres spind. Nogle lignede kartoffelmos, andre som grønne orme eller luftfyldte gummihandsker. Hver lader edderkoppen producere en anden type silke.

Nogle silketyper kan være strækbare, andre stive. Nogle opløses i vand, andre frastøder det.

"De laver så mange slags silke!" sagde Hayashi. "Det er bare det, der forvirrer mit sind."

Hayashi har samlet edderkoppesilkekirtler af omkring 50 arter, bare en lille bule i de mere end 48, 000 edderkoppearter kendt på verdensplan. Hendes laboratorium på American Museum of Natural History afdækker generne bag hver type silke for at skabe en slags "silkebibliotek." Det er en del af et forsøg på at lære, hvordan edderkopper laver så mange slags silke, og hvad der tillader hver slags at opføre sig forskelligt.

Biblioteket kan blive et vigtigt lager af information til design af nye pesticider og bedre materialer til skudsikre veste, rumudstyr, biologisk nedbrydelige fiskeliner og endda moderigtige kjoler.

Hayashi har været ved dette i 20 år, men forbedret teknologi lod først for nylig forskere analysere silkes DNA hurtigere og producere kunstig edderkoppesilke i bulk.

"Enhver funktion, som vi kan tænke på, hvor du har brug for noget, der kræver et letvægtsmateriale, der er meget stærkt, du kan se til edderkoppesilke, " sagde Hayashi.

Edderkoppesilker starter alle på samme måde:en klud goo, beslægtet med gummicement eller tyk honning, som Hayashi beskriver det. Edderkopper laver og gemmer det i en kirtel, indtil de vil bruge silken. Derefter, en smal dyse, kaldet en studs, åbner sig. Og da tøsen flyder ud, det omdannes til en solid silkestreng, der er vævet med andre strenge, der kommer frem fra andre tapp.

Ingen ved, hvor mange slags edderkoppesilke der findes, men nogle arter kan producere en sort. Orb-vævende edderkopper, for eksempel, lave syv typer. Man har en klæbrig lim til at fange bytte. En anden er hård, men strækbar til at absorbere påvirkningen fra flyvende insekter. Edderkoppen dingler fra en tredje type, der er hård som stål.

Hvordan og hvorfor silke opfører sig på disse forskellige måder er et puslespil, men hemmeligheden ligger sandsynligvis i gener. At finde disse gener, selvom, er ikke let.

Indtil for nylig, videnskabsmænd måtte først hakke kirtlernes DNA i stykker og få en computer til at prøve at sætte sekvensen sammen igen som et puslespil. Det er en skræmmende opgave, og det er især svært for edderkopper, fordi deres gener er meget lange og gentagne.

Det er som om sætningen "Den hurtige brune ræv hopper over den dovne hund" er i stedet, "Den hurtige brune ræv hopper, hopper, hopper, hopper, hopper, hopper, hopper, hopper over den dovne hund, " sagde Sarah Stellwagen fra University of Maryland, Baltimore County. Hvis du ikke aner, hvad sætningen siger og skal genopbygge den fra et makuleret rod af tusindvis af kopier, hvordan ved du hvor mange "spring" du skal lægge i det?

Det er det problem, Stellwagen stod over for, da hun for nylig bestemte hele sæt gener, og deres DNA-sammensætning, til edderkoppesilkelim. Hun troede, hun kunne gøre det ret hurtigt, men det tog næsten to år.

Forskere er nødt til at genvinde hele genet for virkelig at efterligne naturlig silke, hun sagde. Hvis de prøver at producere syntetisk silke fra kun en del af et gen eller en eller anden lab-bygget forkrøblet version, "det er ikke så godt som hvad en edderkop laver, " sagde Stellwagen.

Det er det problem, forskere og virksomheder har haft tidligere ved at bruge genetisk modificeret gær, mikrober og endda geder til at lave syntetisk silke. Kun sidste år lavede en gruppe en lille mængde, der perfekt efterlignede en kuglevævende edderkops dragline silke, typen den dingler fra, ved hjælp af bakterier.

Men det var kun én type silke fra én art. Hayashi spurgte:"Hvad med de andre 48, 000?"

Teknologien er blevet bedre. Forskere kan nu bestemme gener fra start til slut uden først at hakke dem op. Og virksomheder er kommet stadig tættere på masseproduceret syntetisk silke.

Nu, det er et spørgsmål om at afdække hemmelighederne bag de potentielt tusindvis af andre silke derude.

Det er en svær opgave, i betragtning af de mange edderkopper, hun endnu ikke har studeret, og at nogle er på størrelse med perioden i slutningen af ​​denne sætning.

"Men hey, du ved, vi har alle mål, " hun sagde.

© 2019 The Associated Press. Alle rettigheder forbeholdes.