漫威漫画创作者斯坦·李（Stan Lee）说，《蜘蛛侠》角色的灵感部分来自观看蜘蛛爬墙的一部分。但是李本人承认自己不确定这个故事是真实的还是他发明了这个故事，他的同事杰克·柯比（Jack Kirby）和乔·西蒙（Joe Simon）对他的作者身份提出了异议。不朽的创造者拥有几个发起人并不罕见，尤其是当实际上这个想法看起来很简单以至于任何人都可能发生：一个具有蜘蛛力量的人。但是，在银幕和漫画世界之外，在我们的现实世界中模仿蜘蛛已经获得超过4亿年的进化的力量是一件更复杂的事情，而且科学一直在追求多年。
人类已经使用蚕的丝绸已有数千年了，一些土著社区学会了如何利用蜘蛛网：澳大利亚原住民将它们收获用于线和渔网，并且有报道称它们在某些地方被编织。但是，当法国政府委托博物学家Rene-Antoine Ferchault de Reaumur在1709年获得蜘蛛丝时，很快就会发现，这项任务并不容易。他试图从鸡蛋囊中收集它，目的是制作长袜和手套，但很少获得。他的同胞Fran？ois Xavier Bon de Saint Hilaire试图为此目的繁殖蜘蛛，但发现它很复杂：在圈养中，蜘蛛倾向于互相吃，必须固定以获得丝绸。1829年，英国发明家丹尼尔·布兰斯登（Daniel Bransdon Rolt）发明了一个巧妙但复杂的设备，该设备由蒸汽机和梭芯组成，从单个蜘蛛中收集丝绸；他设法收获了数千米的线程。
蜘蛛丝具有抗温度，可以进行电流，抑制细菌生长，并且人类免疫系统几乎看不见。图片来源：皮埃尔·班明（Pierre Bamin）
但是，这项和其他历史尝试以不同程度的成功遇到了同样的问题，从而得出了一个结论：对蜘蛛丝的大规模工业开发是不可行的。然而，由于这种材料的巨大特性是详细发现的，因此这种材料与钢的强度相似的材料越来越兴趣（对于同一质量而言要大得多），但极其弹性和轻度。一个可能圆环的线将重量不到半公斤。
此外，蜘蛛丝具有耐温的丝，可以进行电流，抑制细菌生长，并且实际上是人类免疫系统看不见的，这表明可能的医疗应用。由于所有这些原因，它们是新材料的巨大承诺之一。不幸的是，获得蜘蛛丝的困难最初将其限制在一些非常具体的用途中，例如望远镜武器和光学仪器的视线，在这些用途中，纤维比需要的纤维更细。
正是随着分子生物学和现代实验室仪器的发展，恢复了蜘蛛丝的特性的目标。但是，目的不再是从自然中获取它，而是要制造它。这也不是一件容易的事，因为它是由巨大尺寸的蛋白质制成的纤维。但是，即使确定了这些蛋白质，也更复杂的是在实验室中生产它们。蜘蛛丝在动物的腺体中是液体，并在释放时凝固，但是它以特定的构型和方向进行，没有这些构造和方向，这些特性就不存在。
蜘蛛的“秘密”基因
在50,000多种已知的蜘蛛物种中，所有这些物种都会产生丝绸，对此材料进行研究，传统上集中在金色的丝球蜘蛛（Trichonephila clavipes或Nephila Clavipes）上，这是一种热带美洲的热带物种。2017年，由宾夕法尼亚大学（美国）领导的一组研究人员对其基因组进行了测序，几乎与人类一样大，其中发现了14,000多个基因。其中28个负责产生丝绸蛋白或蜘蛛素，由另外649个基因连接，这些基因也在丝绸腺中表达，并且可能在丝绸固化和纤维结构中起着作用。
测序研究主任本杰明·沃伊特（Benjamin Voight）告诉OpenMind：“这也许是线程破裂前的力量和灵活性的结合，这对总体科学界来说是最大的兴趣。”但是，涉及的大量基因及其在腺体中表达的不同组合使研究人员感到惊讶，研究人员并没有期望在丝绸制作过程中如此复杂。详细了解它对于模仿实验室至关重要。Voight说：“我们必须了解哪些序列在丝的生物物理特性中产生多样性：拉伸强度，刚度，可伸缩性，耐用性或粘附。”
达尔文的树皮蜘蛛产生的丝绸的丝绸是其他蜘蛛的韧性的两倍以上，比在防弹背心中使用的凯夫拉尔（Kevlar）硬10倍。克雷迪托：维基梅迪亚共享
最近，Voight和其他研究小组分析了2010年在马达加斯加发现的另一种物种Darwin的树皮蜘蛛（Caerostris Darwini）的基因组。它产生的丝是其他蜘蛛的弹性的两倍以上，并且比凯夫拉尔（Kevlar）硬10倍，凯夫拉（Kevlar）用于防弹背心。这是已知的最艰难的生物学材料。在其自然栖息地中，已经观察到一条河两岸之间长达25米长的链条。
结果表明，该蜘蛛的蜘蛛素具有比trichonephila clavipes更大的遗传曲目：至少31个基因，包括其他物种中不存在的新型序列，并且其产生的蛋白质在腺体中的蛋白质混合在一起，其方式也比远比更复杂先前观察到。更重要的是，它们的腺体的纺丝管道异常长，这可能有助于将蛋白质的对齐方式排列成极韧的纤维。根据研究人员的说法，所有这些复杂性都构成了丝绸特殊韧性的秘密，但仍有很多尚待揭示。
从洗发水到微型
将蜘蛛网变成商业产品还涉及解锁液体丝绸巩固所获得的独特结构。在1960年代，研究人员开始使用X射线衍射技术对其进行分析，并在1990年代使用核磁共振（NMR）揭示了有关其晶体成分的更多细节。最近使用不同类型光谱法的新研究观察到了纳米原纤维的结构，这些纳米纤维以前所未有的细节以分子尺度构成丝的结构。
最后，需要找到一种强大的生产方法。Voight说：“私营公司具有这样做的技术，并正在寻找具有最佳生产的序列和材料，以制作工业规模。”化学合成还不够，因此研究人员正在转向基因工程，将蜘蛛素的基因引入了另一种生物体，这些生物会使丝绸可以人为地产生丝绸。对于这项任务，最经典的资源是细菌大肠杆菌，尽管也尝试过转基因山羊，酵母和植物。这些是犹他州立大学的兰迪·刘易斯（Randy Lewis）选择的选择，他于1990年克隆了第一个蜘蛛丝基因，从那以后一直追求重现真正的蜘蛛网的难以捉摸的目标。最近，由于新的CRISPR基因编辑技术，刘易斯和他的团队成功地获得了产生类似蜘蛛丝绸纤维的转基因蚕。
多亏了新的CRISPR基因编辑技术，已经获得了产生蜘蛛网的转基因蚕。学分：Wikimedia Commons
刘易斯告诉OpenMind说：“有几家公司声称生产蜘蛛丝，但是在所有情况下，它们生产的纤维不是真正的蛋白质，而是计算机设计的模拟。”我们可能仍然需要等待蜘蛛丝成为大规模产品，但专家预测，它可能不远。实际上，这些更简单的丝绸版本和较小的蛋白质已经被应用于各种暂定用途：北面上的原型服装，例如adidas跑步鞋或轻量级派克大衣，或者是利用优势的化妆品和洗发剂这些蛋白质的丝般保湿品质。特别有趣的是医疗用途，例如假肢的涂层，以防止其被免疫系统排斥，缝合线或矩阵在体外生长的移植组织。
谁知道还有什么：“当我说我们想在实验室里构建一个像《蜘蛛侠》这样的'网络射击者'时，我只是在开玩笑，” Voight说。
劳拉·查普拉罗（Laura Chaparro）
@laura_chaparro
编辑注：文章在octover 21th？by？by？javier yanes上