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生物技术界的希望:来自海洋的好丝

2011/11/22 11:23:16  http://www.ditan360.com/   中国低碳网  人气:12550

  中国低碳网讯 蜘蛛丝这种东西令人印象深刻,它比钢铁强韧,弹性好且非常轻。同样,藤壶胶也很特别。藤壶的祖先曾在海中自由自在地遨游,而这种胶则令藤壶粘附在经常被强劲的海浪所冲刷的岩石上生存。那么,蜘蛛丝和藤壶胶合为一体可能会变成什么呢?

  牛津大学的弗里茨?沃拉斯希望找出这个答案。正如他在《自然科学》中所述,弗里茨和他的同事已经发现一种学名为Crassicorophium bonellii(一种虾子,译者注)的海洋甲壳类动物能够分泌一种兼具藤壶胶的粘性特点及蜘蛛丝的结构特性的物质。这种物质防水,弹性好,不过有点粘,而且Crassicorophium bonellii会用这种物质在海床的沉积物中建造管状巢穴。

  沃拉斯博士对Crassicorophium的考察表明,分泌这种物质的腺体与藤壶用来分泌藤壶胶的腺体相类似。因为Crassicorophium与藤壶都是甲壳类动物(尽管甲壳类动物的共同原种生活在距今一亿年前),故以上发现说明分泌这种粘性物质的能力只有一个来源。这甚至可以解释藤壶当初是如何定居于海洋的。可能,一种类似Crassicorophium的原种动物利用这种物质将自己粘附在岩石上,并用腿摄取流经的食物碎片来果腹,就像现代的藤壶一样。(其身上的防护壳大概是后来才进化出来的。)

  为了研究这种新发现的粘性物质与藤壶胶之间的关系,沃拉斯博士的同事Katrin Kronenberger和Cedric Dicko检验了两者的化学构成。他们发现,藤壶的蛋白质主要由被称为脯氨酸和异亮氨酸的两种氨基酸组成。这两种氨基酸常在蛋白质分子之间形成交联,所以很容易使这些分子聚合在一起。相比之下,Crassicorophium所分泌的粘性物质主要由赖氨酸、甘氨酸和天(门)冬氨酸组成。这几种氨基酸会促进蛋白质分子伸展并形成纤维。

  此外,藤壶纯粹是将胶质分泌出来,而Crassicorophium则是通过一根与蜘蛛类似的吐丝管来分泌粘性物质。粘性物质从这种甲壳类动物的腿部的孔洞中流出,Crassicorophium将其粘在某个表面上再以细丝的形状抽出,并织成细丝网。

  这种吐丝方式与蜘蛛所用的高度相似,蜘蛛就是用其腿部将丝从体内抽出来的。不过,几乎可以肯定的是,这种相似现象是趋同进化的结果,而不是因为两者有共同的起源。因为远在Crassicorophium和藤壶的原种出现之前,Crassicorophium与蜘蛛的最后一个共同原种就已经灭绝了。

  发现Crassicorophium丝线除了能够满足人们的好奇心外,也可能带来实际利益。生物技术界对更广泛地应用丝线作为工业原料有着浓厚的兴趣。其超轻的质量、良好的弹性和韧度会令其得到广泛应用。在这些优点的基础上再加上Crassicorophium丝线,或者至少是分析这种丝线所获得的知识,将会使丝线的应用范围更加广阔。例如,沃拉斯博士提出,Crassicorophium所吐的丝不溶于盐水,这意味着这种丝线将能在接触含盐体液触的医学应用中找到用武之地。所以,假若一切顺利,为好奇心所驱使而进行的这种最为深奥的研究就能为人类带来优质而又切实的利益。

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