Звичайний хатній павук, істота, яка в одних викликає спокійне співіснування, а в інших – панічний жах, став об’єктом новаторського наукового експерименту. Група вчених, замість традиційного вивчення поведінки чи анатомії цієї комахи, спрямувала свій погляд на її унікальну здатність – плетіння шовку. Застосувавши революційний інструмент редагування генів CRISPR-Cas9, дослідники здійснили неймовірне: створили першого в історії генетично модифікованого павука, здатного прясти світний червоний шовк, міцність якого в п’ять разів перевищує міцність сталевого троса аналогічної ваги, пише T4.
CRISPR-Cas9, технологія, що отримала Нобелівську премію за свій внесок у біологію, дозволяє з високою точністю вирізати та вставляти фрагменти генетичного коду. До цього часу цей інструмент вже використовувався для створення комах зі зміненими характеристиками, таких як червоноокі оси та комарі, стійкі до малярії. Однак, павуки довгий час залишалися складною моделлю для лабораторних досліджень. Їх різноманітність, складна структура геному та канібалістичні нахили створювали значні перешкоди для їх розведення та генетичної модифікації. Лише нещодавні розробки, пов’язані з видом Parasteatoda tepidariorum, зробили його перспективним об’єктом для подібних експериментів.
Саме павутинний шовк привернув особливу увагу вчених. Згідно з
Angewandte Chemie, ця речовина є дивовижним природним матеріалом, що поєднує неймовірну міцність, еластичність та біорозкладність. За міцністю на розрив він у п’ять разів перевершує сталевий трос тієї ж ваги, при цьому залишаючись легким та гнучким.
Для здійснення генетичної модифікації дослідники розробили спеціальний ін’єкційний розчин, що містив систему редагування генів CRISPR-Cas9, а також послідовність гена червоного флуоресцентного білка. Цей розчин вводили в незапліднені яйцеклітини самок павуків. Після спарювання цих самок зі звичайними самцями, на світ з’явилося генетично модифіковане потомство.
Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202502068
Використання флуоресцентного білка в якості генетичної вставки слугувало простим візуальним маркером успішності експерименту. Якщо вироблений павуками шовк починав світитися червоним кольором під певним освітленням, це свідчило про успішну інтеграцію потрібного гена.
Професор доктор Томас Шайбель, керівник кафедри біоматеріалів Байройтського університету та старший автор дослідження, підкреслив новаторський характер досягнення: “Ми вперше у світі продемонстрували, що CRISPR-Cas9 можна використовувати для включення бажаної послідовності в білки павутинного шовку, тим самим забезпечуючи функціоналізацію цих шовкових волокон”. Він також зазначив величезний потенціал цієї технології для матеріалознавства, зокрема можливість подальшого значного збільшення міцності павутинного шовку.
Таким чином, поки більшість людей намагаються обережно випровадити павуків зі своїх домівок, науковці успішно навчилися наділяти їх здатністю створювати дивовижний матеріал зі світінням та надзвичайною міцністю. Це відкриття знаменує нову епоху в дослідженнях біоматеріалів та демонструє неймовірні можливості генної інженерії.
Раніше ми повідомляли, що Біля Антарктиди виявили гігантських павуків, які повзають по морському дну.
