znanost 14.8.2019 9:30

Odkritje raziskovalcev iz ZDA in Slovenije korak k razumevanju skrivnosti najmočnejše pajčje svile

Ljubljana, 14. avgusta - Skupina raziskovalcev iz ZDA in Slovenije je v najmočnejši pajčji svili, ki jo proizvaja Darwinov drevesni pajek, odkrila nov protein ter posebne lastnosti svilnih žlez in žleznih izvodil. Raziskovalci predpostavljajo, da novo odkriti protein in lastnosti prispevajo k nenavadni kvaliteti te pajčje svile.

Ljubljana.
Darwinov drevesni pajek.
Foto: Matjaž Gregorič

Ljubljana.
Darwinov drevesni pajek.
Foto: Matjaž Gregorič

Ljubljana.
Mreža Darwinovega drevesnega pajka.
Foto: Matjaž Kuntner

Kot je za STA pojasnil soavtor članka ter raziskovalec na Biološkem inštitutu Jovana Hadžija ZRC SAZU Matjaž Gregorič, imajo pajki več tipov svile, med različnimi vrstami pajkov se materialne lastnosti svile zelo razlikujejo.

V raziskavi, ki so jo objavili v reviji Communications Biology, so se raziskovalci osredotočili na na vrsto Darwinov drevesni pajek, z znanstvenim imenom Caerostris darwini. Zanjo je znano, da gradi največje znane mreže, ki jih postavi v za pajke unikaten habitat, zgrajene pa so iz najmočnejše svile, ki je po besedah Gregoriča "absolutni rekorder po natezni trdnosti" oziroma "količini energije, ki jo moramo vložiti, da pretrgamo vlakno".

Gre za svilo, ki jo v angleščini poimenujejo "major ampullate" oziroma MA svila, nit, ki jo pajki zgradijo s pomočjo tega tipa svile, pa se imenuje vlečna nit. Ta tip svile je po natezni trdnosti najkvalitetnejši biološki material sploh in prekaša veliko sintetičnih materialov.

Glavni namen raziskave slovenskih in ameriških raziskovalcev je bil zato ugotoviti, kaj bi lahko botrovalo temu nenavadno kvalitetnemu predivu pri omenjeni vrsti pajkov. Raziskovalci so predvidevali, da se odgovor skriva v novih oziroma drugačnih proteinih, ki prispevajo k večji natezni trdnosti njihove svile.

Svila pajkov je namreč po besedah Gregoriča sestavljena pretežno iz proteinov. Za MA svilo pa je znano, da je v veliki večini sestavljena iz dveh proteinov, ki ju imenujejo MaSp1 in MaSp2, v raziskavi pa so raziskovalci ugotovili, da svilo Darwinovega drevesnega pajka sestavlja še tretji protein, ki so ga poimenovali MaSp4a. Ta novi protein ima regije, za katere predpostavljajo, da prispevajo k večji elastičnosti pajkove svile.

Dodatno so raziskovalci ugotovili tudi, da so svilne žleze te vrste očitno drugačne od vseh ostalih do sedaj znanih. "Svila namreč nastaja v žlezah zadka kot tekoče predivo, v trdno stanje pa se pretvori ob potegu skozi izvodilo. Svoj prispevek h končnim materialnim lastnostim svile imajo zelo verjetno tudi lastnosti žleznih izvodil, kot so njihova morfologija in spremembe v pH, zato predpostavljamo, da je tudi unikatna zgradba žleznih izvodil Darwinovega drevesnega pajka povezana z njihovo nenavadno kvalitetno svilo," je povedal Gregorič.

Raziskavo je vodila Jessica Garb z Univerze Massachusetts Lowell v ZDA, ki je tudi prva avtorica članka. V raziskavi pa sta poleg ameriških raziskovalcev sodelovala še Matjaž Kuntner z Nacionalnega inštituta za biologijo in Biološkega inštituta Jovana Hadžija ZRC SAZU ter Matjaž Gregorič z Biološkega inštituta Jovana Hadžija ZRC SAZU.

Raziskave na področju svile pajkov so danes že izjemno živahne, raziskovalci pa si prizadevajo odkriti vse od vzorcev njene evolucije in genetske podlage do tega kako jo uspešno sintetizirati v laboratoriju. Po mnenju Gregoriča si "danes še niti ne znamo predstavljati razsežnosti možne aplikacije, ko jo bomo nekega znali res učinkovito sintetizirati v laboratoriju".

Možne apliakcije bi lahko po mnenju Gregoriča uporabljali povsod, kjer uporabljamo najlonu in gumi podobne materiale - materiale, ki so do neke mere elastični, ampak vseeno vzdržljivi. "Takšni materiali se uporabljajo v vseh delih naših življenj, tako bi lahko bila bodoča neposredna uporaba npr. v izdelavi oblačil in obutev, hišni dekoraciji, hišnih inštalacijah, pakiranju hrane, avtomobilskih gumah, vojaški opremi, padalih, vrveh, orodju in mehanskih delih motorjev, 3D printanju, itd."

Zelo zanimivo področje potencialne uporabe je tudi medicina. Svila bi naj bila biokompatibilna, zato bi jo lahko po besedah Gregoriča uporabljali za naravne šive, uporabna bi lahko bila za zapiranje ran in tkiv, ali kot obloga implantatov. Možna aplikacija je tudi podpora regeneraciji živcev in dovajanje zdravil v razgradljivih kapsulah, je še povedal Gregorič.