Kappløp om edderkoppsilke

Amerikanske forskere mener å ha skapt supersilke med egenskaper fra edderkoppspinn. De møter kritikk fra konkurrerende forskergruppe.

Publisert
(Illustrasjonsfoto: iStockphoto)
(Illustrasjonsfoto: iStockphoto)

Sterkere enn stål

Hvis edderkoppspinn er så sterkt, hvorfor kan man slå i stykker nettene så lett som ingenting?

Kristoffer Almdal, professor ved DTU Nanotech, forklarer at det er utrolig tynt når vi møter det i naturen.

Men materialet har spesielle egenskaper som betyr det har en større bruddstyrke i forhold til diameteren enn både stål og kevlar, forklarer forskeren.

Det er laget av protein, og edderkoppen kan ordne proteinene slik at de ligger parallelt med lengderetningen. Det er den strukturen som gir spinnet styrken.

– Det enestående ved materialet er at det er et biologisk materiale som er sterkere enn de fleste materialene vi kan produsere kunstig. Det er et av de sterkeste materialene som finnes, sier Almdal.

Spidermans turer gjennom New Yorks gater ved hjelp av et syntetisk edderkoppspinn er ikke bare fri fantasi.

Edderkoppspinnets styrke var kjent lenge før Spiderman ble født, for forskere har i flere århundrer undersøkt bruksmulighetene.

Edderkoppspinn har større bruddstyrke enn stål, og de siste tiårene er silke fra edderkoppen blitt hyllet som den nye superfiberen av både forskere og bedrifter: En superfiber med stor styrke og elastisitet på en liten diameter.

Materialvitenskap

Utvinning av edderkoppsilke har vært et viktig mål for materialvitenskapen og for firmaer som gjerne vil bruke materialet kommersielt.

Det har imidlertid vist seg å være vanskelig å utvinne den ettertraktede superfiberen.

Edderkopper er nemlig aggressive, derfor egner de seg ikke til industriell produksjon i samme grad som silkeormer. Dessuten kan ikke edderkoppens tynne tråd brukes direkte til materielle formål.

Det betyr at forskerne må utvikle et tykkere materiale med de samme egenskapene, og det er en teknologisk utfordring. Mulighetene er svært store, men det er utfordringene også.

Hvem kommer først?

Flere konkurrerende forskergrupper  forsøker å finne ut hvordan man kan produsere materiale med de samme egenskapene som edderkoppspinn.

I tillegg til den vitenskapelige interessen er det stor kommersiell interesse, fordi man forventer å kunne bruke materialet innen for eksempel medisinsk industri eller militærindustri.

Amerikanske forskere er nettopp kommet med et forslag til en løsning som går ut på å overføre edderkoppgener til silkeormer, som ifølge forskerne kan spinne supersilke med egenskaper fra edderkoppsilke.

De er begeistret over resultatene, som ble annonsert ved en pressekonferanse på University of Notre Dame. Resultatene er imidlertid enda ikke offentliggjort i et vitenskapelig tidsskrift.

Silkeormer. (Foto: iStockphoto)
Silkeormer. (Foto: iStockphoto)

– Forskningen representerer et markant gjennombrudd i utviklingen av silkefibrer med egenskaper fra edderkopper. Det er en slags hellig gral innen fiberteknologi, sier Malcolm J. Fraser til Videnskab.dk.

Han er professor i biologi ved Notre Dame University og har stått i spissen for forskningsprosjektet i et samarbeid med forskere fra University of Wyoming og bedriften Kraig Biocraft Laboratories.

Edderkopper er aggressive

De amerikanske forskerne har eksperimentert med å overføre edderkoppgener til silkeormer, som allerede er vant til silkeproduksjon.

Et av problemene ved utvinning av edderkoppsilken er ifølge Fraser at edderkoppene er aggressive og territoriale. Silkeormer har derimot lenge produsert silke på store farmer i industrien.

Derfor er silkelarvene blitt genspleiset med gener fra kjertlene til edderkoppen. Når silkelarven spinner en silkekokong, spinner den derfor ifølge forskerne en kokong med edderkoppsilkens egenskaper.

Kokonger fra silkeormer. (Foto: iStockphoto)
Kokonger fra silkeormer. (Foto: iStockphoto)

Silkeormenes industrivennlige vesen blir dermed kombinert med edderkoppens superspinn, og dermed er veien banet for edderkoppsilke som kommersielt produkt, forklarer Fraser.

Alle vil ha edderkoppsilke

En av konkurrentene i kappløpet om å finne edderkoppspinnets hemmelighet, er professor Fritz Vollrath ved The Oxford Silk Group, Oxford University.

Denne forskergruppen bruker ikke genspleising som metode. De arbeider med en videreutvikling av silkeormens egen silke.

De påviste i 2002 at denne silken kan bli like sterk som edderkoppspinn. Sammensetningen er ikke like god som edderkoppens, men det kan endres, ifølge Vollrath.

– Tesen vår er at omstendighetene silkeormene spinner under er avgjørende. Silkeormene må simpelthen lære å spinne som edderkopper, sier han.

Han mener at genspleising ikke er en farbar vei.

– De genspleisede silkeormene vil ikke være sterke nok til at man kan avle på dem, og silkematerialet vil ikke være av en skikkelig kvalitet, det vedder jeg på, sier Vollrath.

Han understreker at det på grunn av de økonomiske interessene er så mye hype omkring edderkoppspinn at et resultat uten en grundig bevisføring «ikke er noe man kan regne med».

Materialet er testet

Veddemålet går professor Fraser gjerne med på. Han mener at det ikke vil være problemer forbundet med å avle på silkeormene, og har fått testet materialet.

Silkefabrikk. (Illustrasjonsfoto: iStockphoto)
Silkefabrikk. (Illustrasjonsfoto: iStockphoto)

– Vi har sendt vårt nye materiale til tester hos et uavhengig analysefirma i Sør-Korea, som aldri hadde sett noe lignende, sier forskeren.

– Analysene viser at det er egenskaper fra edderkoppsilke i det nye materialet, og at det har en høyere styrke enn silken fra vanlige silkeormer, forklarer han.

Han medgir at ren edderkoppsilke enda ikke er utviklet. Foreløpig er det nye materialet en silke som er kraftig forbedret med egenskapene fra edderkoppene.

Data fra forskningen er enda ikke er publisert fordi de molekylære analysene av resultatet ikke er helt ferdige, forklarer Fraser.

Firma ville offentliggjøre

– Det var ikke forskernes beslutning å offentliggjøre resultatet, det var firmaet som delvis har sponset forskningen som gjerne ville ha ut nyheten nå, forklarer han.

De amerikanske forskerne vil innen de neste månedene sende inn resultatene til et tidsskrift, sier Fraser, og så vil det vise seg om edderkoppen endelig har fått blitt fralurt superfiberen.

I Danmark blir konkurransen mellom de forskjellige forskergruppene fulgt med interesse av den danske biologen Trine Bilde, som både er førsteamanuensis i evolusjonsbiologi ved Aarhus universitet og edderkoppforsker.

Hun er spent på hvem som kommer til å vinne kappløpet, men er skeptisk til det nye amerikanske resultatet.

– Som forsker vil man raskt prøve å få et resultat av det kaliberet inn i et anerkjent tidsskrift før man sender ut en pressemelding. Min fortolkning er at det kan være et tegn på at det dekkes over et usikkert resultat, sier hun.

Se video om de amerikanske forskernes resultater:

Lenker:

University of Notre Dame: Notre Dame and University of Wyoming scientists genetically engineer silkworms to produce artificial spider silk

Malcolm Fraser, University of Notre Dame

Fritz Vollrath, Oxford Silk Group

Trine Bilde, Aarhus universitet