“產(chǎn)蠶絲不用蠶，產(chǎn)蛛絲不用蜘蛛”這不是天方夜譚而有可能變成現(xiàn)實(shí)

2月18日，西南大學(xué)發(fā)布消息，該校夏慶友教授團(tuán)隊(duì)王翊教授課題組近日通過(guò)多維組學(xué)聯(lián)用，繪制了全球首張蛛絲形成機(jī)制的分子細(xì)胞圖譜，將為“人工造”蜘蛛絲與蠶絲提供助力。相關(guān)研究成果已在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》發(fā)表。

蜘蛛。西南大學(xué)供圖

“蛛絲在國(guó)防、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景?！睋?jù)王翊教授介紹，蛛絲具有非凡的機(jī)械性能和巨大的仿生應(yīng)用潛力，被譽(yù)為自然界中的“生物鋼”。一條食指粗的蛛絲便能拖動(dòng)一架波音747，其韌性也十分可靠。

但天然蜘蛛絲主要來(lái)源于結(jié)網(wǎng)，產(chǎn)量非常低，而且蜘蛛具有同類相食的個(gè)性，無(wú)法像家蠶一樣高密度養(yǎng)殖，要從天然蜘蛛中取得蛛絲產(chǎn)量很有限。當(dāng)代不少科學(xué)團(tuán)隊(duì)深耕該領(lǐng)域，希望通過(guò)人工手段生產(chǎn)“蛛絲”。

棒絡(luò)新婦蜘蛛基因組結(jié)構(gòu)特征 西南大學(xué)供圖

王翊所在的夏慶友教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于家蠶泌絲機(jī)理解析、蠶絲遺傳改良、功能性蠶絲創(chuàng)制。為探索泌絲器官基礎(chǔ)生物學(xué)功能的普適性，團(tuán)隊(duì)將蜘蛛大壺狀腺與模式泌絲動(dòng)物家蠶的絲腺進(jìn)行多維度組學(xué)比較分析，發(fā)現(xiàn)它們具有趨同進(jìn)化的三段式絲腺組織結(jié)構(gòu)、同源基因表達(dá)模式、絲纖維的蛋白質(zhì)和代謝物組成。

王翊打了個(gè)比方，如果將蜘蛛絲腺比作一條汽車生產(chǎn)線，那么蛛絲便是這條生產(chǎn)線上組裝的車輛。團(tuán)隊(duì)探究的便是這條生產(chǎn)線，分別組裝蜘蛛絲的哪個(gè)成分，這些成分又是如何形成的。

蜘蛛大壺狀腺三階合成牽引絲纖維的分子模式圖 西南大學(xué)供圖

“研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲腺產(chǎn)生物質(zhì)的機(jī)制，與蠶絲腺產(chǎn)生機(jī)制十分相似?！蓖躐幢硎荆撗芯咳娑嗑S度地揭示了蜘蛛牽引絲三階合成的生物學(xué)機(jī)制，可為研究蜘蛛起源與進(jìn)化、解析牽引絲性能決定因素、創(chuàng)制蜘蛛化蠶絲素材提供關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。