Es ist zutiefst ironisch, dass die Tiere, die wir aus unseren Badezimmern vertreiben wollen, möglicherweise der Schlüssel zur Revolutionierung der Werkstoffindustrie sind. Spinnen haben schon immer einige der stärksten Fasern der Welt produziert, doch jetzt ist die Wissenschaft noch einen Schritt weiter gegangen: Sie hat die erste Generation genetisch veränderter Spinnen geschaffen, die fluoreszierende Kunstseide produzieren. Forschung an der Universität Bayreuth Es handelt sich nicht nur um eine technische Errungenschaft, sondern um einen Paradigmenwechsel, der ungeahnte Szenarien für die Medizin, die Luft- und Raumfahrt und vieles mehr eröffnet.
Das erste CRISPR-Experiment an Spinnen in der Geschichte
Professor Thomas Scheibel und sein Doktorand Edgardo Santiago Rivera sie wählten die Parasteatoda tepidariorum, eine gewöhnliche Hausspinne, für dieses bahnbrechende Experiment. Die Herausforderung bestand darin, zwei Dinge gleichzeitig zu bewältigen: Diese Spinnentiere sind bekanntermaßen Kannibalen und verfügen über komplexe Genome – Eigenschaften, die sie jahrelang von Forschungslaboren ferngehalten haben.
Um diese Hindernisse zu überwinden, entwickelten die Forscher eine injizierbare Lösung, die die Komponenten des CRISPR-Cas9-Systems und eine genetische Sequenz für ein rot fluoreszierendes Protein enthält. Nachdem sie die Spinnen mit Kohlendioxid betäubt hatten, injizierten sie die Lösung in die unbefruchteten Eier der Weibchen. Das Ergebnis? Die Nachkommen produzierten Kunstseide mit deutlicher roter Fluoreszenz in ihrer Seidenschleppe.
Warum Spinnen genetisch für Kunstseide modifiziert werden sollten
Da stellt sich spontan die Frage: Warum sollte man das Leben mit Spinnen erschweren, wenn es bereits Methoden zur Herstellung künstlicher Seide gibt? Die Antwort liegt in den einzigartigen Eigenschaften dieses natürlichen Materials. Spinnenseide ist extrem zugfest, elastisch, leicht und biologisch abbaubar. Wie wir bereits betont haben, frühere Forschungen über die Kunstseide Sie hatten Schwierigkeiten, diese Eigenschaften vollständig nachzubilden.
Zukünftige Anwendungen modifizierter Kunstseide
diese Kunstseide Leuchtstoffröhren könnten mehrere Branchen verändern. In der Medizin könnte es für biokompatible Nähte verwendet werden und fortschrittliche chirurgische Fäden. Die Luft- und Raumfahrtindustrie könnte es für ultraleichte und widerstandsfähige Verbundwerkstoffe nutzen, während der Textilsektor endlich über eine nachhaltige Alternative zu synthetischen Fasern verfügen könnte.
Das Team demonstrierte auch die Technik des genetischen „Knock-out“, bei dem das Gen deaktiviert wird ohne Augen verantwortlich für die Entwicklung der Augen. Die daraus resultierenden Spinnen ohne Sehorgane bestätigten die entscheidende Rolle dieses Gens und erweiterten das genetische Verständnis der Spinnentiere.
Forschung, Veröffentlicht auf Angewandte Chemie, ist erst der Anfang. Scheibel weist darauf hin, dass dieses modifizierte Protein die Zugfestigkeit der Kunstseideund eröffnet damit noch unerforschte Möglichkeiten im Bereich der Biomaterialien der Zukunft.
