人造蜘蛛絲怎麼做？讓細菌來幫你！-細菌工廠吐蛛絲
基改細菌生成的擬蜘蛛絲，強度與彈性媲美天然蜘蛛絲。
蜘蛛絲的強度堪比鋼鐵，具延展性、無毒、可自然分解，是材料學家的夢幻極品。不過大量養殖蜘蛛並非易事，一隻蜘蛛所吐的絲量極少，同類之間有時會相互殘殺。科學家多年來一直試著仿造這些白絲，將其應用在傷口縫合、運動服飾及防彈背心上，但合成材料始終比不上天然蜘蛛絲。現在科學家培養出可生成擬蜘蛛絲的細菌，強度與彈性可比天然蜘蛛絲。
研究人員過去曾經把蜘蛛的造絲基因植入細菌、蠶、植物甚至山羊身上，試圖大量生產蜘蛛絲纖維，但即使是最佳合成纖維，強度也只有天然蜘蛛絲的一半。蜘蛛絲由大分子蛋白組成，也就是上百段不斷重複的胺基酸序列，由不斷重複的長鏈DNA轉譯而來。
美國聖路易華盛頓大學的能源、環境暨化學工程系教授張福中（Fuzhong Zhang）說：「原則上，大自然不喜歡重複的DNA序列，通常會想辦法將其移除。」蜘蛛體內有某種機制保護這些重複的DNA；在其他生物體內，這些重複片段通常會被移除或更改。
為了避開這個問題，張福中和同事修改蜘蛛的造絲基因，將其植入細菌的基因組。這些細菌生成的蛛絲蛋白帶有特殊的「標籤」，這些標籤把蛋白分子連結在一起後便會脫落，最後形成的大分子蛋白比天然的蛛絲蛋白還長。研究人員接著把這些蛋白製成粉末與溶劑混合，紡成的纖維強度可比擬天然蜘蛛絲。研究結果發表在2018年9月的《生物巨分子》（Biomacromolecules）。
張福中表示，合成的蜘蛛絲比尼龍等由石油提煉的纖維對環境友善，但難度在於如何降低成本大量生產。聖地牙哥州立大學的化學與生化教授霍蘭德（Gregory Holland）並未參與這項研究，他評論：「這項新技術使用的紡織溶劑具腐蝕性且價格不斐，同樣會面臨量產難題。研究的下一步，是測試混合其他（水性）溶劑能否紡成強度相同的纖維。」……
【更多內容請見科學人雜誌】
延伸閱讀