Je leest:

Een draad zonder spin spinnen

Een draad zonder spin spinnen

Krachtigste kunstmatige spinnenzijde tot nu toe

Auteur: | 27 juli 2010

Als het lukt om spinnenzijde op massale schaal te produceren, denken wetenschappers het lichtste en sterkste bouwmateriaal ter wereld te hebben. Voor bijvoorbeeld vliegtuigen of zelfs kogelvrije vesten. Koreaanse biotechnologen maken nu een belangrijke stap voor massaproductie van spinnenzijde: niet een spin, maar een bacterie kweekt de draden.

De wetenschappers berichten over hun nieuwe spinnenzijde uit bacteriën in het blad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Spinnendraad uit bacteriën is niet nieuw, maar het is wel de eerste keer dat de draad nagenoeg even sterk is als in de natuur. Voorheen kon je de draad slechts tot een kwart van de natuurlijke lengte rekken, waarna hij al knapte. De Koreaanse zijdedraad rekt tot ruim driekwart van de natuurlijke lengte voordat hij knapt.

Kogelvrije vesten worden tegenwoordig vaak van het materiaal Kevlar gemaakt. Op de foto zie je een lap Kevlar dat wordt gebruikt voor sportkano’s.
thisisbossie, Flickr.com

Als je massa’s van de nieuwe spinnenzijde kunt maken zou je een van de krachtigste en lichtste bouwmaterialen ter wereld in handen hebben. Hoewel een half-mens, half-spin zoals Spider-Man een typische film- en stripwerkelijkheid zal blijven, is het idee dat een goede bundel spinnendraad met gemak het gewicht van een mens draagt algemeen geaccepteerd onder wetenschappers. Eerdere knutselideeën voor spinnenzijde zijn liftkabels en vliegtuigbeplating en zelfs medische pleisters. Als meer exotische plannen voegen de Koreanen parachutetouw en ultralichte kogelvrije vesten eraan toe.

Volgens de Koreaanse wetenschappers waren vorige pogingen tot spinnendraad uit bacteriën minder sterk, omdat de lengte van het basismolecuul voor de zijde te kort was. Voor de lengte van het basismolecuul hebben spinnen van nature drie genen, maar enkel de versie voor het korte molecuul kon tot dusver worden geplaatst in bacteriën. De genen voor lange versies maakten de bacterie dood. De Koreanen ontdekten dat het probleem ligt bij het feit dat spindraadmoleculen voornamelijk bestaan uit het belangrijke aminozuur glycine, en dat is nodig om bacterie in leven te houden. De bacteriecellen die lange spindraadeiwitten maakten, gingen dood omdat hun glycine-huishouding in de war werd geschopt.

Om toch lange spindraadmoleculen te maken zonder de glycine-huishouding te verstoren, namen de biotechnologen de genetische werking van beide processen onder de loep. En daarna gingen ze voorzichtig aan de aan- en uit-knoppen van die genen draaien. Zulk precies gepriegel aan genen – in plaats van het grofweg kopiëren ervan – heet ook wel synthetische biologie. Uiteindelijk bleek het voldoende om twee bacteriegenen voor glycine-aanmaak op iets hogere toeren te laten draaien.

De spin Nephila clavipes maakt stevige zijde, vooral aan de randen van zijn web. De Koreaanse wetenschappers gebruikten genen van deze soort om de bacterie kunstmatig zijde te laten produceren.
Wikimedia Commons

Waarom al dit gedoe met bacteriën, vraag je je misschien af? Waarom niet gewoon spinnen opsluiten en deze direct écht spinnendraad laten maken? Een legbatterij spinnen, als het ware. Het lot wil dat spinnen zich niet in hokjes laten drukken. Ze bijten elkaar dood, hebben een groot territorium nodig en willen niet seksen, waardoor je elke spin uit het wild moet plukken. Dat maakt het bijna onmogelijk. Bijna. Want het lukte één keer. Om een doek van drie bij één meter te maken, liet Simon Peers een miljoen spinnen verzamelen waaruit hij vier jaar lang de zijde tapte. Duur kleedje dus.

Het alternatief – kunstmatige spinnenzijde uit bacteriën – is dus veel logischer. En het Koreaanse onderzoek laat zien dat het kan: hun draad is bijna even goed als uit de natuur, van de spinsoort Nephila clavipes om precies te zijn. Maar voordat we spinnenzijde overal gaan tegenkomen, moest eerst nog iemand zo gek zijn om het daadwerkelijk massaal te gaan produceren. En aangezien ook de Koreaanse spinnenzijde nog altijd beter kan, willen ondernemers misschien liever de kat uit de boom kijken.

Bron

Sang Yup Lee, e.a., Native-sized recombinant spider silk protein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber. PNAS, 26 juli 2010.

Zie ook:

Meer biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl

Dit artikel is een publicatie van Ditisbiotechnologie.nl.
© Ditisbiotechnologie.nl, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 juli 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.