Генетики раскрыли секреты паука, плетущего самые прочные паутины

МОСКВА, 25 июл – РИА Новости. Ученые расшифровали геном мадагаскарских пауков, плетущих самые большие и прочные паутины на Земле, и открыли уникальный белок, делающий его ловчие сети в десять раз более прочными, чем кевлар. Описание этой молекулы и ее возможное применение на практике были раскрыты в журнале Communications Biology.

«

"Мы надеемся, что наше открытие будет использовано для создания материалов, не уступающих в стойкости шелковым нитям паутины Caerostris darwini, самому прочному биоматериалу на Земле. Наше открытие в очередной раз показало, насколько эволюционные исследования важны для развития биотехнологий", — заявила Джессика Гарб (Jessica Garb) из университета штата Массачусетс в Лоуэлле (США).

Паутина привлекает внимание множества инженеров, биохимиков и простых биологов. Первых интересуют особенности ее плетения, вторых - химический состав ее отдельных нитей, а биологов - приспособленческие механизмы, которые пауки используют для ее постройки. Ученые полагают, что "копирование" навыков пауков поможет нам создать сверхпрочные бронежилеты и чрезвычайно устойчивые инженерные сооружения.

Особенно сильно ученых интересуют пауки вида Caerostris darwini, живущие в лесах острова Мадагаскар. Эти восьминогие хищники плетут самые прочные и большие ловчие сети на Земле, чья площадь может составлять несколько квадратных метров, а длина нитей иногда достигает 25 метров.

Их шелк, как отмечает Гарб, оказался примерно в два раза прочнее, чем паутина других пауков, однако причины этого долгое время оставались неизвестными. Недавно физики выяснили, что это было связано с тем, что нити ловчих сетей дарвиновских пауков могут растягиваться почти в два раза при попытке их порвать, однако сам молекулярный механизм этой невероятной эластичности оставался загадкой для ученых.

Дело в том, что шелк всех пауков – и Caerostris darwini, и их "обычных" кузенов, состоит из однотипных белковых звеньев, чья структура оказалась одинаковой для всех изученных паукообразных. Это заставило ученых задуматься, что именно придавало паутине мадагаскарских восьминогих охотников ее необыкновенную прочность.

Для получения ответа на этот вопрос Гарб и ее коллеги извлекли клетки, производящие шелк в прядильных органах пауков, проследили за активностью различных генов в них и расшифровали их структуру. Помимо двух уже известных белковых "кубиков" паучьего шелка, ученые открыли еще один пептид, заметно отличавшийся от них по структуре.

© Фото : Matjaž Kuntner

Ловчая сеть паука Caerostris darwini

Проанализировав структуру этой молекулы, получившей имя MaSp4, ученые обнаружили, что она содержит большие количества пролина, аминокислоты, предположительно связанной с тем, насколько эластичной может быть паутина. Звенья этого белка, встроенные в шелковые нити, могут играть роль своеобразных пружин, помогающих паутине растягиваться и при этом сохранять высокую прочность.

Помимо MaSp4, уникальные качества ловчих сетей Caerostris darwini могут быть связаны с тем, что его прядильные органы обладают необычно большой длиной и устроены несколько иначе, чем у других пауков. И то, и другое, как предполагают ученые, помогает трем типам белковых звеньев паучьего шелка прочнее соединиться друг с другом и выстроиться в ровные линии, что одновременно повышает их прочность и не уменьшает гибкость.

Все эти открытия, как надеются ученые, помогут создать полноценный синтетический аналог паучьих ловчих нитей и заменить ими кевлар в бронежилетах, а также классические шелковые нити в медицине, текстильной промышленности и в других областях жизни человека.