Мир тонет в пластике. Он становится тяжёлым и липким. Нам нужны материалы лёгкие, прочные и такие, которые исчезают, когда они больше не нужны.
Обычно все сразу обращают внимание на пауков. Паучий шёлк — это легенда. Но есть другой источник, который находится буквально под нашим носом.
Пчёлы.
Нет, не только мёд. Любые пчёлы.
«Производство шёлка распространено в природе гораздо шире, чем думает большинство людей».
Так говорит Орэн Вассерман, молекулярный биолог, защитивший докторскую диссертацию в лаборатории Джастина Джонса в Университете штата Юта. Он утверждает, что насекомые придумали шёлк не менее двадцати трёх раз. У муравьёв, пчёл и ос есть свои собственные «рецепты».
Вассерман и его команда совершили новаторский шаг: они создали плёнку из пчелиного шёлка в лабораторных условиях, с нуля.
Вот что многие не знают: примерно три четверти всех видов пчёл производят шёлк. Медоносные пчёлы используют его для выстилки «детских комнат», а одиночные пчёлы — для строительства коконов.
Представьте кокон как укрепленный бункер.
Это не просто упаковочная бумага. Он должен «дышать», защищать от других насекомых и отталкивать паразитов.
Паразитоидные осы — жестокие создания. Они чуют коконы, затем прогрызают в них дырки. Поп! — и откладывают яйца внутрь. Личинка пчелы либо становится пищей для ос, либо превращается в корм для их потомства. Отвратительно, но природа сурова.
Поэтому пчеле нужна броня. Её создаёт синяя орхидейная пчела (Osmia lignaria ). Эти коконы выглядят невинно: маленькие, коричневатые, удлинённые, с небольшим каплевидным колпачком.
Вид безобидный, но на деле всё иначе.
Тонкопрядные шелкопряды плетут одну длинную нить. Просто. Скучно, честно говоря. Личинки синей орхидейной пчелы — настоящие архитекторы. Они крепят нить к стенке. Тянут. Приклеивают. Двигаются. Крепят. Тянут. Приклеивают.
Слой за слоем.
Так обеспечивается баланс потока кислорода, влажности и структурной целостности.
Но как достать этот материал из пчелы? Это была главная головная боль.
Выдёргивание волокон из готового кокона — утомительный процесс. Они ломаются и рвутся.
Поэтому команда изменила стратегию. Они создали искусственные ячейки для гнезд с помощью 3D-принтера, поместили туда личинок и внимательно их наблюдали.
Когда личинка начинала плести кокон? Когда первые нити ещё оставались свободными? Бум!
Они брали шёлк прямо изо рта личинки.
Вредит ли это пчеле? Судя по всему, нет. Личинка продолжает работать. В любом случае она завершает строительство своего кокона. Метод неинвазивный и вызывает минимальные помехи.
«Одним из самых перспективных аспектов является то, что личинки продолжают формировать коконы».
Получив волокна, исследователи расшифровали генетический код.
Команда внедрила гены пчёл в микроорганизмы. Микробы — это фабрики. Они вырабатывают белки, которые исследователи называют фиброинами.
Затем наступил момент магии. Белки очистили и отлили в прозрачные плёнки. Самонесущие листы.
Впервые в истории.
Можно ли использовать это прямо сейчас? Пока нет. Материал сам по себе является лишь доказательством концепции. Прототипом.
Но технология работает. И она открыта для развития.
Шёлк медоносных пчёл тянется лучше. Возможно, следующим шагом станет его производство. Или смешивание материалов.
Именно это они и делают.
Пчёлы сами по себе уже довольно странные создания. Теперь их шёлк объединяют со слизью миног.
Миноги? Да, те древние бесчелюстные донные обитатели. Когда они напуганы, они выделяют слизь. Густую. Вязкую. Она забивает жабры любого хищника, пытающегося их съесть.
Эта слизь содержит белковые нити. Когда их растягивают и высушивают, по прочности они почти не уступают паучьему шёлку.
В лаборатории Вассермана слизь миног и пчелиный шёлк обрабатывают почти одинаково. У них схожая белковая структура.
Так почему бы не смешать их?
Сочетание устойчивости пчелиного шёлка к проколам и эластичности слизи даёт новый вид текстиля. Полезный для хирургических швов, тканевых каркасов и высокотехнологичной экипировки.
Почему мы не видели этого раньше?
Вероятно, потому что мы смотрели только на пауков и шелкопрядов. Мы игнорировали остальной мир насекомых.
«Большая часть внимания уделялась небольшому количеству видов… Если смотреть на насекомых в целом, разнообразие шёлка поразительно».
Вассерман ожидает, что эта область будет расти. Остаётся ещё много коконов, которые предстоит изучить.
Статья опубликована в журналах PLOS One и SynBio.
Мы только в начале пути. Что ещё прячется в гнезде? 🐝
