蜘蛛絲
——引領(lǐng)潮流新風(fēng)尚

江澤珍/編譯

蜘蛛絲
——引領(lǐng)潮流新風(fēng)尚

江澤珍/編譯

蜘蛛絲可以算得上是自然界中最結(jié)實、最具有延展性的材料。在數(shù)百年的嘗試后，蜘蛛絲的研發(fā)終于取得了重大突破

1709年，法國蒙彼利埃法院院長弗朗索瓦·席來爾（Francois Xavier Bon de Saint Hilaire）向當時的太陽王——路易十四獻上了一雙銀色的蜘蛛絲制成的長襪，這雙襪子是用幾百個精心收集的蜘蛛卵囊編織而成的?？梢占@些蜘蛛卵囊并不是件容易的事。次年，席來爾在給英國皇家學(xué)會的信中寫到：“目前唯一的困難就是蜘蛛卵囊供不應(yīng)求?！倍?個多世紀后的今天，這個所謂的困難已經(jīng)不存在了。不單單是皇室，平凡老百姓也有機會購買蜘蛛絲制成的服飾了——位于舊金山灣區(qū)的生物技術(shù)公司Bolt Threads推出了50條限量版的深藍綠色蛛絲質(zhì)領(lǐng)帶。

我們都知道，自古以來蜘蛛吐絲都是一件自發(fā)的事情。保羅·席亞德（Paul Hillyard）在他《蜘蛛的私生活》一書中，提到了最早發(fā)現(xiàn)蜘蛛吐絲的文獻記載。在紐約州距今3.8億萬年前的泥盆紀頁巖上，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個石化了的蜘蛛臀部——像一個淋浴的花灑一樣，它有20個出絲口，古老的蜘蛛就是靠這個“花灑”吐絲并組合成編線的。

從那以后，蜘蛛進化出了7種不同的高度分化的絲腺。雄性蟹蛛具有葡萄狀腺，在和雌性交配的時候會吐出葡萄狀的腺絲綁住交配對象；雌性蜘蛛具有管狀腺，它們會編織管狀的卵囊；而活板門蛛具有集合狀腺，會吐出帶有粘性的蜘蛛絲球構(gòu)建層狀地層和蜘蛛絲的重型旋轉(zhuǎn)門。最有用的還是壺腹狀腺和牽引腺，蜘蛛可以用它們沿絲下降和搭建蜘蛛網(wǎng)。不同的蜘蛛絲彼此組合，似乎還能應(yīng)用到無限種類的形式中：蜘蛛絲潛水鐘、蜘蛛絲遮陽傘、蜘蛛絲迷彩服。（席亞德注意到，“一片小的、看起來雜亂無章的白色蜘蛛絲”出人意料地像一塊鳥屎。）

人類對于蜘蛛絲的利用遠不及蜘蛛自己的獨創(chuàng)性。相傳，古希臘的人用蜘蛛卵囊包扎傷口，而新幾內(nèi)亞的漁民用蜘蛛網(wǎng)編織漁網(wǎng)。但在服裝方面，蜘蛛絲一直不敵不牢固的蠶絲而處于劣勢。席萊爾認為這是人們對這種卑劣生物的偏見所導(dǎo)致的。除此以外，一個更實際的問題是蜘蛛很難被馴服。席萊爾寫道：“在箱中飼養(yǎng)蜘蛛，最后只有一種結(jié)果，那就是它們自相殘殺?！边@點特別可惜，要知道蜘蛛絲是一種神奇的材料。

蜘蛛絲非常堅韌，比鋼結(jié)實，又比凱夫拉爾纖維耐撕裂。大家或許會有疑問，平時蜘蛛網(wǎng)是相當容易扯斷的，那是因為，那些蜘蛛絲的直徑只有3‰毫米。若按比例放大至直徑為1毫米的蜘蛛絲，據(jù)估計它可以像捕捉蒼蠅一樣纏住一架直升機。蜘蛛絲還很輕巧，且富有彈性。一些蜘蛛絲在斷裂前可以拉伸的長度長達原來的5倍，而一根可以繞地球一圈的蛛絲在重量上只有1磅。蜘蛛還是優(yōu)秀的化學(xué)家，它們不斷進化，使自己的絲變得防水且具有抑菌特性。

在這種誘惑下，小部分迷戀于蜘蛛絲的創(chuàng)業(yè)者紛紛追隨席萊爾的腳步，做起了蜘蛛絲的生意，但最終都在沒有失敗的情況下遇到了規(guī)模問題。南北戰(zhàn)爭期間有一個叫伯特·懷爾德（Burt Green Wilder）的外科醫(yī)生，他因首次使用“神經(jīng)元”這一術(shù)語以及收集腌制大腦而出名。他在馬薩諸塞州第54志愿步兵團服役的時候，曾從一個大圓網(wǎng)蛛里拉出了150碼的金絲線。于是，受到啟發(fā)的他發(fā)明了一個簡單的去絲機，將蜘蛛的頭、腿固定在鉸鏈木板的一邊，腹部固定在另一邊，通過一個手搖捲軸將絲拉出來。這個設(shè)計雖然很好，但懷爾德之后發(fā)現(xiàn)，編織一條簡單的蜘蛛絲連衣裙需要5 000只蜘蛛。在隨后的100年里，這個問題并沒有得到很大程度的解決。1982年，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員發(fā)表了有關(guān)強制拉絲裝置和技術(shù)的論文，但實際上仍是懷爾德發(fā)明的裝置的升級版，只不過它能一次性拉幾十只蜘蛛的絲。

90年代的基因革命可以通過DNA賦予更多溫順的動物制造蜘蛛絲的能力。培育圓網(wǎng)蛛這個大麻煩已經(jīng)無需顧及，轉(zhuǎn)基因大腸桿菌、酵母菌、煙草植物，甚至是山羊都能制造蜘蛛絲了。（國防部曾經(jīng)資助過一家叫Biosteel的生物技術(shù)公司，這家公司拿山羊喝的奶做文章，希望通過山羊制造出蜘蛛絲，很可惜，最后沒能成功。目前這些山羊的遺骸存放在了猶他大學(xué)。）

可Bolt公司總裁丹·維德邁爾（Dan Widmaier）提出：“就算不需要蜘蛛產(chǎn)蜘蛛絲，這個過程還存在很大的困難?！盉olt公司選擇在不銹鋼的罐子里，用水和糖發(fā)酵后生成的啤酒酵母制作蜘蛛絲。可最后得到的絲質(zhì)成品在DNA上有很大的缺陷，正常的蜘蛛絲DNA有4個分子，而Bolt得到的絲只有兩個，這意味著這種絲是高度重復(fù)的并且很容易斷裂。維德邁爾說：“要制作不同的絲蛋白，修補酵母的DNA序列是一件非常麻煩的事情，自Bolt公司2009年成立以來，我們嘗試了至少4 000種配方。一旦你完成發(fā)酵，并且絲蛋白也沒有問題了，那么之后你要考慮的就是如何得到高質(zhì)量、純凈的蜘蛛原液進行紡紗。換句話說，酵母必須保證有分泌出絲的能力，這樣在最后生產(chǎn)的時候才能順利進行。”等到絲蛋白從Bolt的發(fā)酵罐里的含糖酵母水分離出來以后，它們要提煉成粉末。維德邁爾說：“它看上去就像是在超市買來促進肌肉生長的健身奶粉?！边@些粉末要與溶劑混合，使自身具有橡膠粘合劑般的粘性，所形成的膠水叫做紡絲原液，并可以經(jīng)過模具的擠壓產(chǎn)成纖維。（從本質(zhì)上說，蜘蛛是依靠推拉機制將自身的原液轉(zhuǎn)變成絲線的：血壓突然降低，迫使粘性絲蛋白從腹部的花灑狀出口中出來，然后蜘蛛靠自己的腿和體重將這些黏黏的小球牽引成一縷縷蜘蛛絲。）維德邁爾說：“在紡線的時候會出現(xiàn)很多失誤?！敝灰鞍踪|(zhì)純度、粘性、PH值以及溫度有稍稍的變化，紡絲原液就會變成一團粘稠的混合物，從而形成小珠子，而不是絲線。因此，維德邁爾為自己公司能生產(chǎn)出50條領(lǐng)帶而感到特別自豪，每條領(lǐng)帶相當于拉了將近90千米的牽引腺蜘蛛絲。

除了Bolt Threads和國防部資助的Biosteel公司以外，還有很多公司在從事通過基因工程制造蜘蛛絲的研究。

2016年，日本一家名為Spiber的公司用大腸桿菌制絲，為樂斯菲斯制作了一件一次性的派克大衣。而阿迪達斯和德國的一家生物材料公司AMSilk合作，生產(chǎn)出蜘蛛絲運動鞋。但就產(chǎn)量來說，Bolt還是拔得頭籌，生產(chǎn)的數(shù)量是如此之少，他們還要靠隨機搖號的方式確定買家。就目前來說，雖然這50條領(lǐng)帶還沒能比鋼結(jié)實，但防彈、防水且延展性非常強，維德邁爾建議要精心打理它們。他透露，目前Bolt正在和Patagonia合作開發(fā)更多更好的、更有利于環(huán)境的產(chǎn)品。無論在哪個部門，紡織工業(yè)所產(chǎn)出的廢水是最具有污染性的，主要原因是合成染料，因此Bolt正在研制一種能分泌出顏色和蜘蛛絲的酵母菌株。維德邁爾說：“從長期來看，我打算減少酵母中的玉米葡萄糖以及纖維素基葡萄糖。玉米葡萄糖可以給人食用，而纖維素基葡萄糖是由廢紙、木屑、污水污泥生成的。”先前的仿生纖維領(lǐng)域已經(jīng)有了一次重大的突破，尼龍、氨綸這類材質(zhì)就是環(huán)境友好型的，因此，蛛絲的改進更令人期待。

Bolt公司的產(chǎn)品不僅超越了普通領(lǐng)帶，還超越了絲綢。維德邁爾說：“終有一天，我們要制成摸起來就像是幾乎任何你想要的東西——羊毛、尼龍或者任何全新材質(zhì)的蛋白質(zhì)纖維，它們具有橫截面、紋理和屬性?！痹谖磥?，生物絲綢領(lǐng)域可能會像軍事武器、制藥領(lǐng)域一樣，產(chǎn)出豐富的產(chǎn)品。而維德邁爾的夢想?yún)s很簡單：生產(chǎn)出更好、更耐穿、更舒適的長袖運動衫。他說：“雖然這個夢想很小，但這是一件真正能讓我感到興奮的事情?！?/p>

[資料來源：The New Yorker][責任編輯：松 石]

本文作者尼古拉·特威利（Nicola Twilley）是《紐約客》的專欄作家，也是《食物地理》博客的作者，同時是 Gastropod播客的共同主持人，目前她正撰寫一本關(guān)于制冷的書。