باحثون ينتجون حرير العنكبوت من البكتيريا

فريق بحثي استخدم البكتيريا الضوئية البحرية "رودوفولوم سولفيدوفيلوم" في إنتاج حرير العنكبوت، وكان مشابها لتلك التي تنتجه العناكب

تنتج العناكب خيوطا قوية وخفيفة الوزن بشكل مذهل تسمى "خطوط السحب" المصنوعة من بروتينات الحرير. 

• سم العنكبوت أداة آمنة لتخفيف الآلام دون إدمان

وعلى الرغم من أنه يمكن استخدامها لتصنيع عدد من المواد المفيدة، إلا أن الحصول على ما يكفي من البروتين أمر صعب لأنه يمكن إنتاج كمية صغيرة فقط من خلال كل عنكبوت صغير.

وفي دراسة جديدة نُشرت، الأربعاء، في "كومينيكيشن بيولوجي" أفاد فريق بحثي بقيادة كيجي نوماتا في معهد "ريكن" لأبحاث علوم طبيعية في اليابان، بأنهم نجحوا في إنتاج حرير العنكبوت باستخدام بكتيريا التمثيل الضوئي، ويمكن أن تفتح هذه الدراسة حقبة جديدة تنتج فيها المصانع الحيوية التركيبية بثبات حرير العنكبوت.

وبالإضافة إلى كونه صلباً وخفيف الوزن، فإن الحرير المشتق من أنواع المفصليات قابل للتحلل الحيوي ومتوافق حيوياً، وعلى وجه الخصوص، فإن حرير العنكبوت خفيف الوزن للغاية وصلب مثل الفولاذ.

وأوضح نوماتا: "يمكن استخدام الحرير العنكبوتي في تصنيع مواد عالية الأداء ومتينة مثل الملابس المقاومة للتمزق وقطع غيار السيارات ومكونات الفضاء الجوي، ونظراً لأنه يمكن الحصول على كمية ضئيلة فقط من عنكبوت واحد، ولأن تربية أعداد كبيرة من العناكب أمر صعب، فقد بذلت محاولات لإنتاج حرير العنكبوت الاصطناعي في مجموعة متنوعة من الأنواع.

وركز فريق معهد "ريكن" على البكتيريا الضوئية البحرية "رودوفولوم سولفيدوفيلوم"، وهذه البكتيريا مثالية لإنشاء مصنع حيوي مستدام لأنها ينمو في مياه البحر، ويتطلب ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين في الغلاف الجوي، ويستخدم الطاقة الشمسية، وكلها وفيرة ولا تنضب.

وصمم الباحثون الهندسة الوراثية للبكتيريا لإنتاج بروتين (MaSp1) المكون الرئيسي لحرير العنكبوت، وكان تحسين تسلسل الجين الذي أدخلوه في جينوم البكتيريا قادراً على زيادة كمية الحرير التي يمكن إنتاجها.

ووجدوا أيضاً أن الوصفة البسيطة - مياه البحر الاصطناعية، ملح بيكربونات، غاز النيتروجين، خلاصة الخميرة، والتشعيع باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة- تسمح لبكتريا (رودوفولوم سولفيدوفيلوم) بالنمو بشكل جيد وإنتاج بروتين الحرير بكفاءة.

وأكدت الملاحظات أن السطح والأبنية الداخلية للألياف المنتجة في البكتيريا كانت مشابهة جداً لتلك التي تنتجها العناكب بشكل طبيعي.