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

Život osídlí lávu jen pár hodin poté, co vychladne

„Život si vždycky najde cestu,“ zní slavná věta z filmu Jurský park. Nový výzkum života na sopkách ukazuje, jak pravdivý výrok z pera spisovatele Michaela Crichtona je. Tým ekologů popsal v odborném časopise Communications Biology, jak bleskurychle se vrhají mikrobi na čerstvou lávu, prakticky okamžitě po jejím vyhřeznutí na povrch. Sotva láva ztuhne a začne chladnout, hned se na ní objevují první kolonie.
před 8 hhodinami

Mlhoviny, galaxie, hvězdy. To nejlepší z kosmického teleskopu Jamese Webba

Před čtyřmi roky, na Vánoce roku 2021, vypustila evropská raketa Ariane 5 do kosmu Vesmírný dalekohled Jamese Webba. Evropská vesmírná agentura k tomuto výročí zveřejnila video, které ukazuje ty nejkrásnější pohledy tohoto přístroje na vzdálené hvězdy, rozlehlé mlhoviny, podivné „porodnice hvězd“, ale také na ta nejvzdálenější místa, kam kdy lidské oko dohlédlo.
před 12 hhodinami

Šíření spalniček v USA kvůli poklesu proočkovanosti pokračuje

Spojené státy ani na konci roku nedokázaly zastavit šíření nakažlivých spalniček. Naopak, počet nakažených překonal dva tisíce a stále se tvoří další ohniska, což naznačuje, že Světová zdravotnická organizace (WHO) příští rok odejme Spojeným státům status země bez spalniček.
před 14 hhodinami

Můry srkají losům slzy přímo z očí. Láká je „minerálka“

Když američtí přírodovědci studovali, jak žijí ve vermontských lesích losi, narazili na videopastech na něco pozoruhodného – na můry, které se těmto sudokopytníkům pohybují kolem očí.
29. 12. 2025

Nadávkami k úspěchu. Klení podle vědců pomáhá lidem překračovat vlastní hranice

Když člověk při sportovním výkonu nadává, zvyšuje to jeho úspěšnost podobně, jako by si pomáhal zakázanými substancemi – podle nové studie tento psychologický trik umožňuje lidem prorazit vlastní zábrany.
29. 12. 2025

Zátěžový test klimatu Británie upozornil, na co se připravovat

Oficiální vědecká zpráva pro britskou vládu ukazuje, na jaké scénáře se Spojené království musí připravit ohledně klimatické změny. Dosavadní adaptační opatření jsou podle ní nedostatečná, týkají se totiž zatím jen scénářů oteplení do dvou stupňů Celsia. Možný je ale ještě extrémnější vývoj.
29. 12. 2025

Lední medvědice adoptovala sirotka. Vědci popsali výjimečný případ

Vědci v severní Kanadě pořídili videozáznam volně žijící samice ledního medvěda, která kromě svého vlastního mláděte pečuje o další, adoptované mládě. Podobné případy jsou přitom velmi vzácné, informovala agentura AFP.
29. 12. 2025

Bezhlavá těla ve slovenském pravěkém „velkoměstě“ jsou objev dekády, říká vědkyně

Většinou přízemní domy, malebný kostelík, továrna na automobilové díly. Ve slovenském městě Vráble ležícím asi dvacet kilometrů jihovýchodně od Nitry nic neukazuje na to, že se právě tady nacházelo jedno z největších osídlení pravěkého světa a lokalita z doby kamenné, která poslední roky vydává jeden zajímavý archeologický objev za druhým. Začalo to přitom nenápadně.
28. 12. 2025
Načítání...