https://bodybydarwin.com
Slider Image

Hvordan modificerede orme og geder kan masseproducere naturens hårdeste fiber

2021

Mutante silkeorme kan producere miles af supersterk silke i et nyt gennembrud, der kan føre til masseproduktion af hårdt, fleksibelt edderkoppesilke-materiale. Takket være indsatsen fra disse genetisk modificerede edderkoporme sammen med spidergoats og spider-alfalfa, kan spider tøj snart være over os.

Randy Lewis, en molekylærbiolog ved University of Wyoming, har malket sine edderkopper i et par år nu, og han har forsøgt at forbedre udbyttet af genetisk konstrueret edderkoppesilkesalfalfa. Han undersøger forbedrede syntetiske edderkoppesilkesgener, og han håber at kunne begynde at dyrke edderkoppebomuld i den nærmeste fremtid. Med sin seneste undersøgelse er edderkoppestoffer måske kun et år væk.

I sidste uge annoncerede Lewis og Malcolm Fraser ved University of Notre Dame, at de avler silkeorme, der var blevet genetisk konstrueret til at producere edderkoppesilke.

"Fra vores perspektiv er der enorme fordele ved det faktum, at fiberen allerede er spundet, sagde Lewis." Du behøver ikke at rense proteinet, du behøver ikke at tage det og spinde fibre. "

Lewis sagde, at undersøgelsen, som endnu ikke er offentliggjort, beviser konceptet med konstruktion og avl af transgene silkeorme.

"Det virkelige spørgsmål vil være, kan vi gøre de nødvendige forbedringer i de mekaniske egenskaber af silkeormsilken ved at inkorporere edderkoppesilken i det? Hvis vi kan gøre det, gør det åbenlyst en hel masse ting med hensyn til den mængde materiale, du kan fremstille. "

En enkelt silkeormkokon indeholder mere end en halv mil silketråd, så kolonier af transgene silkeorme producerer masser af silke, sagde Fraser, en molekylærbiolog ved Notre Dame. Han mener, at industriel produktion af konstrueret edderkoppesilke kunne ske inden for et år.

Edderkoppesilke er et af de mest værdifulde materialer i naturen. Det kunne bruges til et stort udvalg af produkter, fra kunstige ledbånd til supersterke sårforbindinger eller endda kropsrustning. Lewis forestiller sig edderkoppesilkeudskiftningssener, faldskærmssnor og mere.

Silke kan endda bruges til at transportere medikamenter eller fungere som nanoskala-transistorstilladser. I en undersøgelse sidste år demonstrerede forskere ved Legacy Clinical Research & Technology Center i Portland, Ore., At silkebaserede hjerneimplantater, der indeholder adenosin, kan undertrykke krampeanfald hos rotter. I et papir, der blev offentliggjort i tidsskriftet Science i juli, sagde Tufts University-forskere, at silke kunne bruges til at bygge fleksible og nedbrydelige skærme eller endda implanterbare optiske systemer til medicin.

"Der er masser af ting, du kan gøre med fibre, som du ikke kan gøre med noget, der kommer som en amorf klat eller en solid Lewis sagde.

Nano-stoffer kan være endnu stærkere end edderkoppesilke, men fra nu af er de umuligt små. I sidste uge rapporterede canadiske forskere om, at de bygger den længste nogensinde polyenkæde - polyyn-kulstof-kulstofbindinger er endnu stærkere end dem i grafen - men den var kun 44 carbonatomer lang.

Nano-størrelse fibre er stadig begrænset. ”Vi kan fremstille tekstilmængder af silkeormsilke, som Fraser sagde.” Nanoteknologi er bestemt noget, der har noget fantastisk potentiale, men jeg ved ikke, hvor hurtigt dette potentiale vil blive realiseret, og selvom det realiseres, er jeg ikke sikker at det ville erstatte mange af de medicinske anvendelser af naturlige silkefibre, som er betydelige. "

Lewis har arbejdet med disse applikationer i to årtier. Det er 12 år siden han første gang isolerede generne, der producerer højtydende edderkoppesilke, og han fik international opmærksomhed for sine transgene geder, hvis DNA er blevet ændret til at producere de proteiner, der er nødvendige for at fremstille edderkoppesilke. Når gederne føder og begynder at amme, producerer de edderkoppesilkeproteiner i deres mælk, som opsamles, renses og spindes til silke, sagde Lewis.

Det ville være lettere at malkes edderkopper end mutante geder, hvis kun edderkopper ikke var så morderiske og territoriale. Som det er, har edderkopbedrifter ikke bevist en vellykket satsning, mens der er lange traditioner for at dyrke både silkeorme og geder. Skala gør også en forskel: Lewis kan få en halv ounce silke fra hver liter mælk. Det ville tage 100 edderkopper at få dette beløb.

Transgene silkeorme kan være endnu mere produktive. Opdræt af dem involverede dog noget lusket DNA. Kraig Biocraft Laboratories Inc., en Lansing, Mich., Firma, samarbejdede med Fraser, der opdagede og patenterede et DNA-transposon kaldet "piggyBAC." Transposonet kan indsætte sig selv i en celles genetiske materiale. Forskerne brugte piggyBAC til at inkorporere uddrag af edderkop-DNA i silkeormembryoer, hvilket resulterede i silkeorme, der spinder en hybridiseret del-silkeorm, del-edderkoppesilke.

Forskerne ønskede at være sikre på, at de kunne avle de edderkoppede silkeorme, så de tilføjede også fluorescerende protein til edderkoppens DNA. De mutante silkeorme havde lysende røde øjne, og deres silke var fluorescerende grøn.

Fraser sagde, at han afslutter molekylanalyser, før han forelagde sin undersøgelse i et forskningsblad. I mellemtiden håber han at fortsætte med at forbedre uddragene af edderkop-DNA - især hvis forskere får en sekvens til en splinterny edderkop, der netop blev opdaget på Madagaskar. Darwins barkspindel gør verdens største væv og spinder silke, der er 10 gange stærkere end Kevlar.

Fraser studerer også HIV og hepatitis, og han antydede, at piggyBAC-hakkede silkeorme kan være nyttige til andre anvendelser: ”Silke er ikke det eneste protein, som silkeorme kan producere, sagde han.

Lewis sagde, at hans højeste prioritet er at finde ud af den hurtigste og mest effektive måde at fremstille store mængder silke på. Han håber også at fortsætte med at isolere nye edderkoppesilkesgener og inkorporere dem i sin formel. Fra nu af er hans formel en blanding af flere forskellige edderkopproteiner, hovedsageligt fra den gyldne orb-væver.

Lewis håber også at begynde at avle bomuldsplanter, der indeholder det protein, der er nødvendigt for at fremstille edderkoppesilke. Bomuldsfrø indeholder allerede protein, og de betragtes som et affaldsprodukt, sagde Lewis.

"Hvis vi kan tage og bruge noget, som ingen vil spise, og som ikke har meget værdi, og bruge det som et produktionssystem, så har vi meget lidt indflydelse på mad og fiber, og vi kan bruge de metoder, der er allerede derude sagde han.

Så er edderkoppetøj måske ikke langt væk.

Hvad man skal vide om fækale transplantationer i kølvandet på den første død

Hvad man skal vide om fækale transplantationer i kølvandet på den første død

Sidste influenzasæson var historisk dårlig.  Her er, hvordan dette år formes op.

Sidste influenzasæson var historisk dårlig. Her er, hvordan dette år formes op.

STANK KÆRLIGHED, BEAR WIG og andre ord fra AI-genererede slikhjerter

STANK KÆRLIGHED, BEAR WIG og andre ord fra AI-genererede slikhjerter