ИННОВАЦИИ: Паутина для бронежилетов
Природа создала множество материалов с удивительными свойствами, которые и не снились материаловедам. Взять, к примеру, обыкновенную паутину. Кто бы мог подумать, что эти воздушные шелковые нити на разрыв в пять раз прочнее стали. Они способны вытягиваться на треть своей длины и при этом не столь уж плотны. Справедливости ради надо отметить, что речь идет лишь об одном типе паутины, самой прочной и толстой (около 5 мкм), из которой пауки строят каркас ловчих сетей. Разумеется, материал с такими свойствами просто необходим человечеству. Он идеально подходит для изготовления парашютных строп, бронежилетов и многого другого. Казалось бы, посадите тысячу пауков в цех - и пусть себе делают паутину. Однако пауки на роль станков не годятся: работа отнимает у них слишком много сил, поэтому после каждых 30 - 35 м наработанной паутины они должны восстанавливать силы в течение нескольких дней. Не говоря уже о том, что пауки в одной банке не живут, - они просто съедят друг друга.
Как показали исследования во многих лабораториях мира, паучий шелк - это сложнейший композиционный материал, состоящий из двух видов белков и 5 - 6% воды. Молекулы белков хитро переплетены, причем часть белка находится в аморфном состоянии, а часть (от 30% до 45%) - в виде кристаллов: первые обеспечивают эластичность, а вторые - прочность. Сделать такой материал вручную невозможно. Поэтому ученым оставался один выход - воспользоваться биотехнологиями.
В Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ГосНИИгенетики) под руководством члена-корреспондента РАН Владимира Дебабова расшифровали ген, ответственный за выработку белка каркасной нити у крестовика Уемуры - крупного, размером с полкулака паука, обитающего на Дальнем Востоке. Затем ученые синтезировали аналог этого гена, который, правда, не воспроизводил природный во всех подробностях. Синтезированный ген встроили в геном дрожжей-сахаромицетов, после чего эти микроорганизмы стали вырабатывать паутинный белок. Ученые выделили его из дрожжей, сделали тончайшие пленки на стекле и всесторонне исследовали. Это была настоящая удача: в полученных пленках прослеживалась та же структура, что и в природной паутине. Однако промышленности требуется большое количество белка, которое никакая лаборатория не наработает. Совсем недавно ученые ГосНИИгенетики и их коллеги из лаборатории профессора Элеоноры Пирузян Института общей генетики РАН сделали следующий шаг на пути к новой технологии. Им удалось внедрить ген паутинного белка в геном растения табака. Встроенный ген начал работать: в листьях табака ученые обнаружили искомый белок паутины.
Генетики пока не склонны раскрывать карты, поскольку речь идет о действительно новейшей технологии. Следующая задача - из белка надо научиться делать тончайшие нити. Технологические решения по части прядения разрабатывают ученые в Научно-исследовательском центре "Углехимволокно" (Мытищи).