Świat tonie w plastiku. Staje się ciężki i lepki. Potrzebujemy materiałów lekkich, trwałych i takich, które znikają, gdy nie są już potrzebne.
Zwykle wszyscy natychmiast zwracają uwagę na pająki. Jedwab pajęczy jest legendarny. Ale jest jeszcze jedno źródło, które mamy dosłownie pod nosem.
Pszczoły.
Nie, nie tylko miód. Jakiekolwiek pszczoły.
„Produkcja jedwabiu jest w przyrodzie znacznie bardziej rozpowszechniona, niż większość ludzi zdaje sobie sprawę.”
Tak twierdzi Oren Wasserman, biolog molekularny, który obronił doktorat w laboratorium Justina Jonesa na Uniwersytecie Utah. Twierdzi, że owady wynalazły jedwab co najmniej dwadzieścia trzy razy. Mrówki, pszczoły i osy mają swoje własne „przepisy”.
W ramach przełomowego posunięcia Wasserman i jego zespół stworzyli od podstaw w laboratorium film z jedwabiu pszczelego.
Oto, czego wiele osób nie wie: około trzy czwarte wszystkich gatunków pszczół produkuje jedwab. Pszczoły miodne wykorzystują go do wyściełania swoich żłobków, a samotnice używają go do budowania kokonów.
Pomyśl o kokonie jak o ufortyfikowanym bunkrze.
To nie tylko papier do pakowania. Musi „oddychać”, chronić przed innymi owadami i odstraszać pasożyty.
Osy pasożytnicze to okrutne stworzenia. Wąchają kokony, a następnie wygryzają w nich dziury. Pop! – i złóż jaja w środku. Larwa pszczoły staje się pokarmem dla os lub dla ich potomstwa. To obrzydliwe, ale natura jest surowa.
Dlatego pszczoła potrzebuje zbroi. Tworzą ją pszczoły storczykowa niebieska (Osmia lignaria ). Kokony te wyglądają niewinnie: są małe, brązowawe, wydłużone, z małą czapeczką w kształcie łzy.
Wygląda nieszkodliwie, ale w rzeczywistości wszystko jest inne.
Jedwabniki drobnonitkowe splatają jedną długą nić. Tylko. To nudne, szczerze mówiąc. Larwy storczyków niebieskich są prawdziwymi architektami. Mocują nić do ściany. Ciągną. Przyklejony. Poruszają się. Przytwierdzony. Ciągną. Przyklejony.
Warstwa po warstwie.
Zapewnia to równowagę przepływu tlenu, wilgoci i integralności strukturalnej.
Ale jak wyciągnąć ten materiał z pszczoły? To był poważny ból głowy.
Wyciąganie włókien z gotowego kokonu jest procesem żmudnym. Łamią się i rozrywają.
Dlatego zespół zmienił strategię. Za pomocą drukarki 3D stworzyli sztuczne komórki gniazdowe, umieścili tam larwy i uważnie je obserwowali.
Kiedy larwa zaczęła kręcić kokon? Kiedy pierwsze wątki były jeszcze wolne? Bum!
Pobrali jedwab bezpośrednio z pyska larwy.
Czy to szkodzi pszczołom? Najwyraźniej nie. Larwa nadal działa. W każdym razie kończy budowę swojego kokonu. Metoda jest nieinwazyjna i powoduje minimalną ingerencję.
„Jednym z najbardziej obiecujących aspektów jest to, że larwy w dalszym ciągu tworzą kokony”.
Po otrzymaniu włókien naukowcy rozszyfrowali kod genetyczny.
Zespół wprowadził geny pszczół do mikroorganizmów. Mikroby to fabryki. Wytwarzają białka, które badacze nazywają fibroinami.
Potem przyszedł moment magii. Białka oczyszczono i odlano do przezroczystych błon. Arkusze samonośne.
Po raz pierwszy w historii.
Czy mogę z tego skorzystać już teraz? Jeszcze nie. Sam materiał jest jedynie dowodem koncepcji. Prototyp.
Ale technologia działa. I jest otwarta na rozwój.
Jedwab pszczół miodnych rozciąga się lepiej. Być może kolejnym krokiem będzie jego produkcja. Lub mieszanie materiałów.
To jest dokładnie to, co robią.
Same pszczoły to już dość dziwne stworzenia. Teraz ich jedwab łączy się z śluzem lamrey.
Minogi? Tak, ci starożytni mieszkańcy dna bez szczęk. Kiedy się boją, wydzielają śluz. Gruby. Lepki. Zatyka skrzela każdego drapieżnika, który próbuje je zjeść.
Ten śluz zawiera nici białkowe. Po rozciągnięciu i wysuszeniu są prawie tak mocne jak jedwab pajęczy.
Laboratorium Wassermana przetwarza śluz minoga i jedwab pszczeli w podobny sposób. Mają podobną strukturę białka.
Dlaczego więc ich nie wymieszać?
Połączenie odporności jedwabiu pszczelego na przebicie i elastyczności śluzu daje w efekcie nowy rodzaj tekstyliów. Przydatny do szwów chirurgicznych, rusztowań tkankowych i sprzętu high-tech.
Dlaczego nie widzieliśmy tego wcześniej?
Prawdopodobnie dlatego, że patrzyliśmy tylko na pająki i jedwabniki. Zignorowaliśmy resztę świata owadów.
„Wiele uwagi poświęcono niewielkiej liczbie gatunków… Patrząc na owady jako całość, różnorodność jedwabiu jest zdumiewająca”.
Wasserman spodziewa się, że obszar ten będzie się rozwijać. Pozostało jeszcze wiele kokonów do zbadania.
Artykuł ukazał się w czasopismach PLOS One i SynBio.
Jesteśmy dopiero na początku podróży. Co jeszcze kryje się w gnieździe? 🐝
