Современные разработки ученых способны удивить любого. Иногда кажется, что им просто не дает покоя слава писателей-фантастов, поэтому они стараются придумать что-то из ряда вон выходящее.
Биотехнологии, которые помогают создавать различные виды защитных материалов, — это тот самый случай. Подсматривая за самой природой и перенимая у нее лучшее, ученые пытаются создать новые образцы пуленепробиваемой защиты.
Одна из последних новостей в этой области касается обитателя морских глубин — миксины. На вид достаточно неприятное животное, которое легко можно представить в ночных кошмарах, хотя в океане можно найти существа и пострашнее. Также это животное известно как «слизистый угорь». Такое название связано с тем, что миксины вырабатывают огромное количество слизи на поверхности тела. Выяснилось, что ДНК этого живого ископаемого может стать ключом к разработке устойчивого биоразлагаемого пластика или легкой, защищающей от пуль одежды.
Миксина обладает черепом, но не имеет позвонков, а также спинного мозга. По этой причине ученые до сих пор не до конца уверены в ее классификации — относится она к позвоночным или хордовым. Стоит отметить, что данный вид существует на нашей планете уже без малого 300 миллионов лет и за это время не претерпел существенных изменений, настоящий реликт. Самое замечательное то, что в случае опасности миксины в состоянии выпускать очень крепкие нити слизи, которые тоньше человеческого волоса в 100 раз. С помощью этих нитей, которые можно сравнить с кевларом и нейлоном, миксина в состоянии спасаться от хищников.
Данные волокна во многом обладают теми же самыми свойствами, что и известный паучий шелк, но на генетическом уровне они существенно проще. Именно по этой причине биоинженеры сегодня встроили ДНК миксины в излюбленную ими кишечную палочку — для того, чтобы заняться синтезом нитей без использования самого животного. Автор данной идеи Рассел Бант стал уже не первым, кому в голову пришла подобная мысль. Ранее в научном журнале Nature Communications другой ученый рассказывал об изготовлении нитей слизи из самой миксины. Однако Бант первым выступил с предложением встроить секвенцию генома миксины в хорошо изученный учеными геном кишечной палочки.
В настоящее время бактерия может синтезировать две отдельных составляющих слизи, в то время как Бант и его помощники работают над тем, чтобы сложить эти составляющие вместе внутри клетки, либо вне ее. Рассел Бант надеется на то, что прорыв в этой области исследований случиться в самое ближайшее время. После этого можно будет рассмотреть вопрос о масштабировании данного процесса и массовом выпуске. Так как ген невероятно прост, его можно реплицировать в бактериях в 100 раз больше, после чего возможности данного метода могут стать по-настоящему безграничными.
Ранее голландские ученые представили на суд общественности не менее необычный проект, они провели удачные испытания пуленепробиваемой кожи. В разработке данного материала использовалось вещество, которое было синтезировано из молока домашних коз специально выведенной породы. Прочность материала обуславливалась наличием в его составе того же протеина, который входит в состав паутины известных шелкопрядов. По словам ученых, такую паутину можно вживить даже в человеческую кожу.
Руководитель работ по этому направлению Джалила Эссаиди рассказала, что разработка новых бронежилетов из такого материала — это лишь первый возможный шаг. Современная наука позволяет произвести замену кератина, который отвечает за жесткость кожи на протеин, который содержится в шелке. Для того, чтобы это сделать, необходимо добавить гены, отвечающие за производство шелка, в геном человека. В результате можно будет действительно получить пуленепробиваемый организм. Реализовать такое в жизни очень сложно, но если такое все же удастся осуществить, то пули будут вязнуть в таком организме, как мухи, которые попали в паутину.
По сути, будет создана кожа, прочная, как сталь, и пуленепробиваемая, как бронежилет: по-настоящему уникальный продукт современного развития биотехнологий. Ученым уже удалось объединить паутину и искусственную кожу. Но ученые не хотят останавливаться на достигнутом, их цель — вживить новый материал людям-добровольцам.
Таким образом, человек-паук уже перестает быть фантастическим героем из многочисленных комиксов и обретает реальные черты. В Голландии в лабораторных условиях удалось совместить кожу человека и паучью нить. Созданный материал действительно в состоянии наделить человека некоторыми сверхспособностями, к примеру, он в состоянии отражать пули калибра 5,56 мм.
Во время испытаний свинец увяз в баллистическом геле, однако кусок искусственной кожи, которая была усилена паутиной, остался неповрежденным. Ради этого момента испытаний, который можно было рассмотреть лишь при замедлении сверхскоростной съемки, ученые со всего мира работали около года. При этом изначально пуленепробиваемая кожа задумывалась ими как арт-проект, а не полноценная научная разработка. «Паутину можно применять для выпуска бронежилетов, я подумала: ради чего себя ограничивать? Почему бы не попробовать вживить паутину непосредственно в человеческую кожу? Что случилось бы, если бы гены пауков стали частью генома человека и люди обрели бы некую пуленепробиваемость?» — этими вопросами заинтересовалась руководительница проекта Джалила Эссаиди.
В настоящее время эксперименты с человеческим геномом запрещены в мировой науке, по этой причине материал был синтезирован в лабораторных условиях. При этом искусственную кожу ученые научились выращивать довольно давно. А вот раздобыть достаточное количество необходимой прочной паутины оказалось не так уж и просто. На помощь голландцам пришли генетики из США: в университете штата Юта ученым удалось добавить паучьи гены в ДНК обыкновенной козы, в результате чего паутину удалось выделять из ее молока. Такая же технология в дальнейшем была применена и к шелкопрядам. Остается лишь подобрать подходящий станок, который позволил бы связать из паутины пуленепробиваемое волокно.
Для того, чтобы получить небольшой кусочек необходимой ткани, потребовалось 6 месяцев непрерывных работ, применение специального текстильного оборудования и генетически модифицированных насекомых. Никогда в мире ничего подобного не создавалось. Полученная паутина связана таким же образом, как шарф или рубашка. При этом полученный материал был в 5 раз прочнее стали и по своим качествам превосходил кевлар, который в настоящее время активно используется для изготовления бронежилетов разного класса.
Следующим этапом исследований в этом направлении представляется пересадка куска пуленепробиваемой кожи живому человеку. Благо добровольцев, несмотря на этическую сомнительность данного открытия, нашлось большое количество. Директор музея биотехнологий в Антверпене Герт Вербеке вызвался добровольцем и отметил, что восхищается данным проектом и согласен пересадить себе на руку небольшой участок искусственной кожи. При этом он отметил, что для него это больше не медицинский эксперимент, а желание всегда иметь при себе настоящее произведение искусства.
Удивительно и то, что шедевром биотехнологий пока не интересовались военные. Возможно, по той причине, что бронежилеты пока что элементарно дешевле, чем «люди-пауки» из пробирки. Профессор Центра медицины университета Лейдена Абдул эль Галбзуриа отмечает, что с точки зрения науки гораздо важнее и интереснее выяснить, как клетки кожи могут уживаться с паутиной. Это необходимо для того, чтобы человечество смогло научиться пересаживать такую кожу жертвам серьезных ожогов или применять прочные нити в хирургии для наложения швов. При этом автор данного проекта признается, что основная цель — не разработка универсального солдата, а привлечение внимание людей к тому, на что способны современные технологии. Также планировалось оживить старый спор об отношениях науки и этики.
Источники информации:
http://gearmix.ru/archives/14399
http://news.mail.ru/society/6644085
http://www.engindoc.com/2010-04-05-05-57-11/2038-2011-08-19-12-29-00.html
