تولید تار عنکبوب توسط کرم ابریشم

رشته‌های تار عنکبوت به خاطر قدرت و استحکام، الیافی بی‌همتا هستند، اما تولید انبوه آنها به دلیل نیاز به اینگونه از الیاف کاری غیرممکن است که علت آن ناتوانی عنکبوت‌ها در تولید انبوه این رشته‌ها است.

اخبار سبز کشاورزی ؛ عنکبوت‌ها به شدت وابسته به محل زندگی خود بوده و عادت دارند که از حشرات حوزه محل زندگی خود تغذیه کنند به همین علت امکان تولید درازمدت تار توسط آنها در مکانی دیگر وجود ندارد. بر این اساس، چندین دهه است که دانشمندان سعی کرده‌اند با مهندسی ژنتیک در برخی از ارگانیسم‌های زنده و ازجمله باکتری‌ها، مخمرها، موش‌ها، همسترها و حتی بزها اقدام به تولید تار عنکبوت نمایند که فقط موفقیت‌های اندکی داشته‌اند.

تار عنکبوت در جلیقه‌های ضدگلوله

حال برای اولین‌بار محققان چینی موفق شده‌اند که توسط کرم ابریشم‌های تراریخته(GM)، تار عنکبوتی تولید نمایند که شش برابر مقاوم‌تر از رشته‌های به کار رفته در جلیقه‌های ضدگلوله است. این رشته‌ها بسیار بیش از اشیاء مکانیکی، استحکام خود را نشان داده‌اند، هر چند مانند رشته‌های اصلی تارعنکبوت نیستند، اما به نوبه خود می‌تواند به عنوان یک پیشرفت شمرده شود.

در یک تحقیق جدید، محققان با تنظیم ژنوم و وارد کردن ساختار کامل پروتئین سازنده تار عنکبوت به داخل کرم‌های ابریشم، اطمینان حاصل کردند که پروتئین مذکور وارد غدد سازنده کرم ابریشم شده است. با پرورش این کرم‌های ابریشم معلوم شد که برخی از آنها از ژن‌های تولیدکننده تار عنکبوت به وجود آمده‌اند که به معنای توانایی در تولید تارهای عنکبوت خالص است.

تار عنکبوت بهترین نخ بخیه دنیا

چنانچه در آینده این‌گونه تارها در خارج از آزمایشگاه تولید شوند به آن معنا است که پزشکان می‌توانند بخیه‌های شدید را با دقت کامل بدوزند و پلیس‌ها، جلیقه‌های ضدگلوله قوی‌تری داشته باشند.

علاوه‌بر آن، از نظر کمک به محیط‌زیست، دیگر نیاز چندانی به طناب‌های پلاستیکی و پلی‌استر نخواهد بود.

رشته‌های تارعنکبوت در زمینه تحقیقات می‌توانند به‌منزله یک منبع استراتژیک به کار برده شوند و تخمین زده می‌شود که در صورت استفاده در اعمال جراحی، می‌توان جان میلیون‌ها انسان را در سراسر جهان نجات داد. در حال حاضر تولید انبوه تارهای عنکبوت با موانعی مواجه است. اولین نکته آن است که در مورد تداوم انتقال ویژگی‌های ژنتیکی این تحقیقات طی چند نسل، اطمینان حاصل شود و در صورت توفیق نیافتن سریعاً اقدامات دیگری انجام گیرد.

یکی از مشکلات عمده، حساسیت قابل‌توجه کرم‌های ابریشم به عفونت است. ضمناً هنگامی که کرم‌ها در سلامت به سر می‌برند رشته‌های ابریشم متفاوتی به وجود می‌آید و تمام رشته‌ها یکسان نیستند که در نتیجه، رشته‌های به دست آمده قدرت یکسانی ندارند.

در حال‌حاضر کرم‌های ابریشم تراریخته، بهترین گزینه برای تولید این نوع تارعنکبوت هستند چرا که سایر جاندارانی که برای این تحقیقات در نظر گرفته شده بودند فقط مقادیر بسیار اندکی از چنین رشته‌هایی تولید کردند.

علت این نقص در این جانوران، تکه‌تکه کردن DNA مسئول تولید این رشته‌ها توسط آنزیم‌های موجود در بدن آنها بود. در واقع بدن این جانوران، DNA مربوطه را از بین می‌برد.

پمپ‌کردن پروتئین تولیدکننده تار، یکی از قسمت‌های مهم این روند است، به این صورت که عنکبوت‌ها پروتئین مذکور را به صورت حل شده در هوا رها کرده که به سرعت سفت و محکم می‌شود. نکته‌ای که می‌تواند به تولید چنین تارهایی توسط کرم‌های ابریشم انجام گیرد آن است که کرم‌ها به صورت ذاتی توانایی تولید تار دارند. این گروه تحقیقاتی امیدوارند که بتوانند رشته‌هایی قوی‌تر و با خاصیت کشیدگی بیشتر تولید کنند. با استفاده از اسیدآمینه‌های مصنوعی و وارد کردن آن‌ها به پروتئین مولد تار عنکبوت این امیدواری وجود دارد که این محدودیت‌ها در تولید یک رشته از تارهای طبیعی برداشته شود.

تحقیقات مشابه

پیش از اقدام فوق محققان سعی کردند، با کمک باکتری‌ها نوعی ابریشم مهندسی شده بسازند که رقیبی برای تارهای عنکبوت باشد. این فعالیت‌ها چندین دهه ادامه داشت اما اکثراً به شکست انجامید. یکی از چالش‌ها مشکل اطلاعات ژنتیکی لازم برای تولید تار است.

برای غلبه بر این مشکل، محققان قطعات DNA مربوطه را وارد یک باکتری اشریشیاکلی«E.COLI» کردند که رشته‌های بسیار قوی از آن به دست آمد و سازمان ناسا برای استفاده در امور فضانوردی از آن استفاده کرد. اما چنین رشته‌هایی برای امور پزشکی و جراحی مناسب نبود.

این گروه تحقیقاتی همچنان در حال تحقیق برای ارتقاء روش‌های مهندسی ژنتیک در مورد باکتری‌ها هستند تا بتوانند رشته‌های ابریشمی بسیار بهتری تولید کنند.

ماهنامه دام و کشت و صنعت-شماره ۲۸۰-آبان ۱۴۰۲