العلماء يتوصلون إلى مصدر طبيعي لإنتاج الحرير الأعلى جودة

نجح الباحثون في تحفيز ديدان القز الرائجة على غزل حرير العناكب الأكثر متانة ورفقاً بالبيئة، وكل ما تطلّبه الأمر هو إجراء بعض التعديلات الجينية ومئات الآلاف من عمليات الحقن المجهرية في بيوض ديدان القز.

من المعروف أن الأقمشة التجارية الاصطناعية مثل النايلون مضرة بالبيئة بسبب البصمة الكربونية لعمليات إنتاجها، فضلاً عن أنها تنثر اللدائن الدقيقة عادة عند غسلها. على الرغم من أن البدائل الطبيعية مثل حرير العناكب مفيدة للغاية، فإن تربية العناكب على النطاق الصناعي صعبة لأن معدلات إنتاجها منخفضة نسبياً، بالإضافة إلى أنها تميل إلى أكل بعضها.

ديدان قز قادرة على إنتاج خيوطالعنكبوت من خلال التعديل الجيني

لكن ماذا لو تمكّن كائن آخر من إنتاج المادة نفسها بكميات كبيرة من دون هذه المخاطر؟ يسعى فريق جنبينغ مي في جامعة دونجهوا الصينية إلى تحقيق ذلك من خلال المزج بين تقنية كريسبر للتعديل الجيني والتعديلات الموجهة في البيوض؛ ما مكّنه من استيلاد ديدان القز القادرة على غزل الحرير المطابق لحرير العناكب. وفقاً لدراسة نُشرت مؤخراً في مجلة ماتر (Matter)؛ تمكّن الباحثون بفضل إنجازاتهم غير المسبوقة من إنتاج ألياف يعتقدون أنها أقوى بـ 6 مرات من ألياف الكيفلار المضادة للرصاص.

زاد الباحثون في السنوات الأخيرة متانة الحرير التقليدي، وصنعوا حرير العناكب الاصطناعي. مع ذلك، لم تكن إجراءات تصنيع حرير العناكب الاصطناعي فعالة في إضافة طبقة سطحية ضرورية من الدهون والبروتينات السكريّة إلى الحرير لزيادة قدرته على الصمود في وجه أشعة الشمس والرطوبة.

فريق مي هو أول فريق يستولد ديدان القز ذات الإفرازات التي تبدو مطابقة للمواد التي تتألف منها شباك العناكب.

أقوى من الكيفلار المضاد للرصاص

قال مي في بيان صدر بتاريخ 20 سبتمبر/أيلول 2023: "يمثل حرير العناكب مورداً استراتيجياً هناك حاجة ماسة إلى دراسته. الأداء الميكانيكي العالي على نحو استثنائي للألياف المصنّعة في هذه الدراسة قد يكون مفيداً للغاية في هذا المجال. يمكن استخدام هذا النوع من الألياف لخياطة الجروح؛ ما سيلبّي الطلب العالمي الذي يتجاوز 300 مليون عمليّة جراحيّة سنوياً.

حقن مي وزملاؤه لصنع ألياف العناكب وديدان القز جينات حرير العناكب البروتينية المستخرجة من عناكب السك المنتفخة، وهي عناكب تنسج الشباك الدائرية وتعيش في شرق آسيا، في الحمض النووي لديدان القز. بعد ذلك، عدّل الفريق التركيب الجيني لضمان أن تعمل البروتينات المزروعة مع غدد دودة القز بفعالية لإنتاج الألياف المغزولة على النحو الصحيح.

تجاوزت النتائج آمال الفريق؛ إذ تمتّعت الألياف الجديدة بقوة شد ومتانة عاليتَين، بالإضافة إلى مرونة أكبر بكثير مما كان متوقعاً. وفقاً لفريق مي؛ يمكن أن تسهم آليات تصنيع الحرير الجديدة في إحراز التقدمات في مجال الهندسة الطبية الحيوية وتكنولوجيا الطيران وصناعة المواد الذكية، فضلاً عن أنها يمكن أن تُستخدم في المجال العسكري.

قال مي في البيان السابق الذكر: "ما يميّز الدراسة الجديدة عن الأبحاث السابقة هو تطبيق فكرة "المركزة" المقدّمة فيها، وكذلك الأمر بالنسبة إلى النموذج البنيويّ البسيط المقترح". نحن واثقون من أن الترويج التجاري الواسع النطاق لهذه الألياف يلوح في الأفق".