Vědci naučili bakterie, aby v laboratoři produkovaly vlákno pevnější než to pavoučí

Pavoučí vlákno je považováno za nejpevnější a nejodolnější materiál na Zemi. Velmi dlouho se nedařilo vytvořit pomocí technologie nic lepšího, teď ale američtí vědci naučili bakterie, aby vyrobily vlákna ještě pevnější. O přelomu informovali v odborném časopise ACS Nano.

Nový materiál nevytvořil žádný stroj, ale geneticky upravené bakterie v laboratořích McKelvey School of Engineering.

Projekt vedl inženýr Fuzhong Zhang, který se už řadu let specializuje na syntetickou biologii a má s tvorbou nových materiálů na biologickém základu řadu zkušeností. Už před třemi roky jeho laboratoř dokázala vyvinout bakterie, jež produkovaly modifiované pavoučí hedvábí. Toto proteinové vlákno mělo ve všech důležitých mechanických vlastnostech výkon srovnatelný s přirozenými pavoučími vlákny.

„Poté, co jsme dokončili náš předchozí výzkum, jsem si říkal, jestli bychom pomocí syntetické biologie dokázali vytvořit něco lepšího, než je přirozené pavoučí hedvábí,“ uvedl Zhang.
Vědci pod jeho vedením upravili aminokyselinovou sekvenci proteinů pavoučího hedvábí tak, aby si zachovalo řadu původních vlastností, které mají přírodní vlákna, ale současně získalo vlastnosti nové, jež se mohou hodit pro využití lidmi.

Laboratorně vytvořené pavoučí hedvábí
Zdroj: Washington University in St. Louis/Jingyao Li

Vyrobit takový materiál se ukázalo být nesmírně náročné, pavouci měli stovky milionů let evoluce na to, aby dokázali vytvořit dokonalou hmotu. Za to, jak pevné jejich vlákno je, jsou zodpovědné zejména takzvané β-nanokrystaly – hlavní složka přírodního pavoučího hedvábí, která přispívá k jeho pevnosti. „Pavouci díky evoluci přišli na to, jak spřádat vlákna s žádoucím množstvím nanokrystalů,“ popsal Zhang. Když se o to stejné ale pokoušejí lidé pomocí technologií, množství nanokrystalů v syntetickém hedvábném vlákně je často nižší než v jeho přírodním protějšku.

Bio-trik

Autoři výzkumu to vyřešili tím, že zavedli do bakterií takzvané amyloidní sekvence. Ty mají totiž tendenci tvořit β-nanokrystaly. Obecně platí, že čím delší je protein, tím silnější a pevnější je výsledné vlákno. Výsledkem proteinu, který se podařilo vytvořit, bylo vlákno s pevností vyšší, než má běžná ocel. Houževnatost vláken je zase vyšší než u kevlaru a všech předchozích rekombinantních hedvábných vláken.

Pevnost a houževnatost je dokonce vyšší než u některých známých přírodních pavoučích vláken. Těmito novými proteiny a výslednými vlákny však příběh nekončí. „Náš výzkum dokazuje, že můžeme inženýrsky využít biologii k výrobě materiálů, které překonávají ty nejlepší v přírodě,“ dodal Zhang.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Teplotní rekordy padly na mnoha místech Česka. Podívejte se na mapu

Česko zažívá další vlnu mimořádně horkého počasí. V Doksanech na Litoměřicku ve čtvrtek odpoledne naměřili meteorologové 40,1 stupně Celsia. Teplotní rekordy padly na 114 ze 171 stanic. Přes 39 stupňů bylo v Plzni Bolevci, v Plzni na Mikulce a také Rokycanech. V pátek má být ještě o něco tepleji.
včeraAktualizovánopřed 8 hhodinami

Extrémní horka vyžadují výjimečná opatření, říkají experti

Česko se na konci pracovního týdne potýká s mimořádně vysokými teplotami, víkend přinese úlevu s hodnotami „jen“ kolem dvaatřiceti stupňů. Po něm se vedra dle předpovědi opět vrátí. S takto vysokými teplotami lidé v tuzemsku zatím nemají dlouhodobě příliš zkušeností, proto vědci i instituce přicházejí s radami, jak tyto extrémy přežít ve zdraví.
před 14 hhodinami

Vedra zastavují jaderné elektrárny. Po Francii hlásí problémy Maďaři a Rumuni

Čtvrtá letošní vlna veder má v částech Evropy negativní dopady na výrobu elektřiny z jádra. Stejné problémy při předchozích teplotních extrémech přitom zaznamenávaly i jaderné elektrárny na západě kontinentu.
před 15 hhodinami

Ptačí chřipka je v Austrálii. Vědci hlásí desítky případů a obávají se šíření

Mezi volně žijícími ptáky v Austrálii se poprvé začal šířit vysoce nakažlivý virus ptačí chřipky H5N1. Podle agentury AFP to ve středu oznámila hlavní státní veterinářka Beth Cooksonová. Podle ní jde o očekávaný, ale znepokojivý vývoj, který může vést k rozsáhlejšímu šíření nákazy mezi divokými zvířaty.
před 18 hhodinami

Zemřel známý botanik Václav Větvička. Bylo mu 88 let

V noci na čtvrtek zemřel v Hamzově léčebně v Luži-Košumberku známý botanik Václav Větvička. Informoval o tom Chrudimský deník, kterému to potvrdil ředitel léčebny Václav Volejník. Větvičkovi bylo 88 let.
před 18 hhodinami

Agenti OpenAI napadli kromě webu Hugging Face další čtyři platformy

Dva autonomní agenti společnosti OpenAI pohánění jejími pokročilými modely umělé inteligence (AI) napadli při testování kromě webu Hugging Face další čtyři platformy. Využili je mimo jiné ke kopírování programového kódu nebo k jeho testování, nepřekročili prý ale rámec toho, co by udělal běžný uživatel. S odkazem na sdělení OpenAI o tom informuje agentura AFP.
29. 7. 2026

Sirotčí černá díra si pochutnala na osamělé hvězdě

Bliknutí v naprosté temnotě naznačovalo, že se stalo něco výjimečného. Detailní analýza ukázala, že šlo o jedinečné pozorování takzvané sirotčí černé díry, která pohltila hvězdu na samém okraji velmi vzdálené galaxie.
29. 7. 2026

Experti: Práce na hotelu Trumpových v Albánii poškodily přírodu. Rozdíl ukázaly snímky

Při přípravných pracích v přírodní rezervaci na albánském pobřeží, kde má vzniknout rozsáhlý hotelový komplex spojený s rodinou Trumpových, dle nevládních organizací a vědců vznikly nenapravitelné škody. Výstavba podle nich ohrožuje krajinu i faunu, uvedla ve středu agentura AFP. Proti developerskému projektu spojenému s Trumpovou dcerou Ivankou a jejím manželem Jaredem Kushnerem se od konce května v albánské metropoli Tiraně konají pravidelné protesty.
29. 7. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.