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據(jù)UCNewsWire網(wǎng)8月17日消息，美國(guó)加州大學(xué)河濱分校的兩名生物家學(xué)發(fā)現(xiàn)了雌性蜘蛛用于制造蜘蛛繭的主要蛋白質(zhì)的基因分子結(jié)構(gòu)。這一研究結(jié)果將幫助生物技術(shù)專家開發(fā)更廣泛的蜘蛛絲應(yīng)用領(lǐng)域，而且對(duì)研究蜘蛛的進(jìn)化過(guò)程也有極強(qiáng)的參考作用。
加州大學(xué)利佛塞德分校生物系的助理教授Cheryl Hayashi以及博士后研究員Jessica Garb，從12種蜘蛛身上分離出一種被稱為TuSp1的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)的氨基酸序列具有極強(qiáng)的相似性，連1.25億年前就已經(jīng)分化的蜘蛛身上也是如此。
由于構(gòu)成蜘蛛絲蛋白質(zhì)的氨基酸序列決定著不同種類蜘蛛絲的特性，包括有彈性、抗張強(qiáng)度等，因此這一研究發(fā)現(xiàn)具有非常重要的意義。
Hayashi表示，蜘蛛絲的強(qiáng)度和韌性是目前已知天然纖維中最高的。因此，用蜘蛛絲制成的織物必然具備極強(qiáng)的牢度、柔韌性，而且能夠生物分解。至今為止，蜘蛛絲已經(jīng)在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，比如超強(qiáng)裝甲、專業(yè)繩索和外科手術(shù)用顯微縫線。
蜘蛛利用蜘蛛絲進(jìn)行移動(dòng)、捕捉獵物、儲(chǔ)存食物和繁殖后代。蜘蛛的絲腺可以產(chǎn)生不同種類的蛋白質(zhì)并進(jìn)行混合，然后根據(jù)不同的任務(wù)制造出不同用途的絲。比如，正在織網(wǎng)的蜘蛛吐出的是具有極好強(qiáng)度的牽引絲和俘獲絲，俘獲絲的彈性比牽引絲強(qiáng)，而且其粘性可以用來(lái)誘陷獵物。另外，用于構(gòu)造蜘蛛繭的絲是7種蜘蛛絲中具有特別好強(qiáng)度和耐久性的。
Garb指出，蜘蛛繭絲的蛋白質(zhì)功能不同于其他蜘蛛絲（牽引絲或俘獲絲）。蜘蛛繭絲必須能夠持續(xù)使用很長(zhǎng)時(shí)間，因此需要承受得住很多不同的狀況，無(wú)論是冰凍還是高溫，而且還需要具備足夠的強(qiáng)度來(lái)保護(hù)蜘蛛卵免受掠食者、寄生蟲等的襲擊。
蜘蛛絲基因是由長(zhǎng)的重復(fù)序列以及某一個(gè)序列重復(fù)的突變構(gòu)成。每一個(gè)序列重復(fù)的突變都會(huì)波及到相鄰的序列重復(fù)，這稱為協(xié)同進(jìn)化。破壞蜘蛛絲的分子結(jié)構(gòu)不僅對(duì)開發(fā)產(chǎn)品很重要，而且可以幫助生物學(xué)家們研究蜘蛛的進(jìn)化情況。
蜘蛛繭絲是數(shù)百萬(wàn)年進(jìn)化的產(chǎn)物，而蜘蛛絲蛋白質(zhì)中的氨基酸則是生物化學(xué)研究的藍(lán)圖。研究人員對(duì)其他25種蜘蛛絲基因進(jìn)行比較后，發(fā)現(xiàn)它們具有很少的相似性。這表明TuSp1蛋白質(zhì)是遵循一定的序列進(jìn)化通過(guò)基因復(fù)制引起的。
除此之外，人類才掌握了部分蜘蛛絲蛋白質(zhì)的基因序列，還有更多的蜘蛛絲基因還有待去發(fā)現(xiàn)。