Tiết lộ bí mật của loài nhện tạo ra sợi tơ bền nhất thế giới

Các nhà khoa học đã giải mã bộ gene của một loài nhện Madagascar tạo ra những tấm tơ nhện bền nhất và có kích thước lớn nhất thế giới, và phát hiện ra một loại protein độc nhất khiến tơ nhện có độ dai chắc cao hơn gấp 10 lần sợi Kevlar.

Phát hiện phân tử quan trọng và cách sử dụng nó được công bố trên tạp chí Communications Biology.

"Chúng tôi hy vọng rằng, khám phá của chúng tôi sẽ được sử dụng để tạo ra các vật liệu mới có độ bền không thua kém sợi tơ của loài nhện vỏ cây Darwin (Caerostris darwini), mà sợi tơ của chúng là loại vật liệu sinh học bền nhất trên Trái đất. Phát hiện của chúng tôi một lần nữa cho thấy rằng, các cuộc nghiên cứu sinh học tiến hoá là rất quan trọng đối với sự phát triển của công nghệ sinh học" - nhà khoa học  Jessica Garb từ Đại học Massachusetts Lowell (Hoa Kỳ) cho biết.

Tiết lộ bí mật của loài nhện tạo ra sợi tơ bền nhất thế giới
Nhện Madagascar.

Loading...

Mạng nhện thu hút sự chú ý của nhiều kỹ sư, nhà hóa sinh và nhà sinh học. Kỹ sư quan tâm đến những phương pháp tạo ra mạng lưới, nhà hóa sinh muốn biết thành phần hóa học của sợi tơ, và nhà sinh học muốn làm sáng tỏ các cơ chế thích nghi mà con nhện sử dụng để tạo mạng. Các nhà khoa học cho rằng, sao chép các kỹ năng của nhện sẽ giúp chúng ta tạo ra áo giáp siêu nhẹ và cấu trúc siêu bền.

Những con nhện vỏ cây thuộc loài Caerostris darwini sống trong các khu rừng trên đảo Madagascar thu hút sự chú ý đặc biệt to lớn. Những con nhện này tạo mạng lưới bền nhất và có kính thước lớn nhất thế giới, có diện tích vài mét vuông và sợi tơ có chiều dài tới 25 m.

Bà Garb ghi nhận, sợi tơ của chúng mạnh gấp đôi so với mạng của các loài nhện khác, nhưng, trước đây các nhà khoa học đã không biết nguyên nhân của hiện tượng đó. Gần đây, các nhà vật lý đã phát hiện ra rằng, trên thực tế, các sợi tạo mạng của nhện Darwin có thể kéo dài gần gấp đôi khi ai đó cố gắng phá vỡ chúng, nhưng, cơ chế phân tử của độ đàn hồi đáng kinh ngạc này đã là một bí ẩn đối với các nhà khoa học.

Vấn đề là ở chỗ: tơ của tất cả các loài nhện, kể cả Caerostris darwini, là sợi protein có cấu trúc giống nhau cho tất cả các loài nhện. Điều này khiến các nhà khoa học suy nghĩ về việc tại sao chỉ riêng tơ của loài nhện Madagascar có độ bền phi thường.

Tiết lộ bí mật của loài nhện tạo ra sợi tơ bền nhất thế giới
Mạng nhện Caerostris darwini.

Để trả lời câu hỏi này, nhà khoa học Garb và các đồng nghiệp của bà đã trích xuất các tế bào tạo ra tơ trong các cơ quan của nhện, theo dõi hoạt động của các gen khác nhau trong các tế bào đó và giải mã cấu trúc của chúng. Ngoài hai loại protein trong tơ nhện đã được biết đến, các nhà khoa học đã phát hiện một loại peptide khác biệt rõ rệt với cấu trúc của chúng.

Sau khi phân tích cấu trúc của phân tử được đặt tên là MaSp4, các nhà khoa học phát hiện ra rằng, nó chứa một lượng lớn proline, một loại axit amin, có lẽ liên quan đến mức độ đàn hồi của mạng nhện. Các liên kết của protein này được tích hợp vào các sợi tơ có thể mang đặc tính đàn hồi của lò xo, giúp mạng nhện co giãn và đồng thời duy trì độ bền cao.

Ngoài MaSp4, tính chất độc đáo của mạng nhện Caerostris darwini có thể liên quan đến thực tế là các cơ quan kéo sợi của con nhện có chiều dài bất thường và được sắp xếp hơi khác so với các loài nhện khác. Như các nhà khoa học giả định, các đặc điểm này giúp cho ba loại protein tơ nhện liên kết chặt chẽ hơn với nhau và xếp thành hàng trơn, điều đó làm tăng độ bền và không làm giảm tính đàn hồi.

Các nhà khoa học hy vọng rằng, tất cả những khám phá này sẽ giúp tạo ra phiên bản tổng hợp giống như tơ nhện để thay thế sợi Kevlar trong áo giáp, cũng như để thay thế các sợi tơ cổ điển đang được sử dụng trong y học, ngành dệt may và nhiều lĩnh vực khác.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Đã có

Đã có "siêu thực phẩm" có thể cứu đói cả nhân loại: Tất cả chỉ nhờ loại thực vật nhỏ bé này!

Dân số thế giới liên tục tăng. Ước tính, con người sẽ cần thêm 50-70% thực phẩm vào năm 2050. Vậy chúng ta đi đâu để tìm được thêm được lượng thực phẩm khổng lồ này chỉ trong vòng 30 năm tới?

Đăng ngày: 06/08/2019
Loại quả nặng 10kg và dài một mét có thể rơi chết người

Loại quả nặng 10kg và dài một mét có thể rơi chết người

Quả cây xúc xích với kích thước khổng lồ có thể gây nguy hiểm nhưng cũng chứa nhiều chất hữu ích được dùng làm thuốc chữa bệnh.

Đăng ngày: 03/08/2019
5 loại nấm không chỉ đẹp như cổ tích mà còn ngon, bổ không tưởng

5 loại nấm không chỉ đẹp như cổ tích mà còn ngon, bổ không tưởng

Trắng muốt như thạch nhũ, vàng rộm như bơ tươi hay đen nhánh như kim cương.... những loại nấm “đẹp như cổ tích“ này không chỉ để ngắm mà còn ngon bổ không tưởng.

Đăng ngày: 30/07/2019
Costa Rica công bố phát hiện thêm hai loài bướm đêm mới

Costa Rica công bố phát hiện thêm hai loài bướm đêm mới

Loài Tinaegeria carlosalvaradoi sinh sống tại vùng rừng nhiều mưa của Khu bảo tồn Guanacaste, thuộc họ Stathmopodidae, cho tới nay ít được biết tới và được nhà phân loại sinh học Elda Araya tìm ra.

Đăng ngày: 29/07/2019
Loại thảo mộc có khả năng chữa hơn 50 bệnh

Loại thảo mộc có khả năng chữa hơn 50 bệnh

Các nhà khoa học chỉ ra loại thảo mộc có khả năng khắc phục hơn 50 bệnh khác nhau. Nó được coi là có chứa chất khử trùng mạnh và đặc tính chống virus.

Đăng ngày: 28/07/2019
Phát hiện vi khuẩn sống dưới băng Bắc Cực 50.000 năm còn nguyên vẹn

Phát hiện vi khuẩn sống dưới băng Bắc Cực 50.000 năm còn nguyên vẹn

Các nhà khoa học đã tìm thấy những cộng đồng vi khuẩn sinh sôi phát triển mạnh trong các túi nước biển nằm dưới lãnh nguyên Bắc cực 6 mét.

Đăng ngày: 28/07/2019
Khám phá cách kí sinh trùng điều khiển hành vi vật chủ

Khám phá cách kí sinh trùng điều khiển hành vi vật chủ

Không chỉ có trong phim kinh dị, những loài kí sinh trùng có khả năng điều điều khiển vật chủ lớn hơn nó gấp nhiều lần cũng tồn tại ngay trong đời sống chúng ta.

Đăng ngày: 27/07/2019
Tiêu điểm
Khoa Học News