Wydawałoby się, że przemysł motoryzacyjny i genetycznie modyfikowane organizmy to dwie skrajnie odległe do siebie dziedziny, których nie da się połączyć w sensowny sposób. Okazuje się, że pomysłowość ludzka nie zna granic.
Grupa badaczy z uniwersytetu stanowego Utah otrzymała od Departamentu Energii grant w wysokości 1,9 mln dolarów [1]. Celem projektu ma być opracowanie wydajnej metody produkcji biomateriałów, które wykorzystać można byłoby do produkcji „przyjaznych środowisku” pojazdów. Tym biomateriałem, który mógłby zrewolucjonizować produkcję samochodów, miałaby być syntetyczna nić pajęcza produkowana z wykorzystaniem genetycznie modyfikowanych bakterii.
Wyjątkowe właściwości nici pajęczych znane są człowiekowi od dawna. Włókna wytwarzane przez gruczoły przędne są najbardziej wytrzymałym materiałem występującym w naturze. Nici pajęcze są dwa razy bardziej wytrzymałe od stali o tym samym przekroju. Jednocześnie są elastyczne i bardzo lekkie. Te właściwości od dawna kusiły ludzi i starali się oni wykorzystać włókna pająka w różnych dziedzinach ze zmiennym powodzeniem. Pająków nie da się hodować (w zamknięciu zjadają się wzajemnie). Jedynym sposobem pozyskiwania nici pajęczej jest jej zbieranie w warunkach naturalnych, a to skutecznie uniemożliwia wykorzystanie na szeroką skalę. Z pomocą przychodzi biotechnologia i techniki inżynierii genetycznej.
Założenie naukowców z Utah jest dosyć proste. Do genomu bakterii E. Coli skopiowano geny pochodzące od pająka, kodujące białka budujące nici pajęcze. Naukowcy, w specjalnie skonstruowanych do tego bioreaktorach, są w stanie uzyskać ok. 0,5 kg nici pajęczej w kilkanaście godzin. Autorzy badań z Utah State University próbowali dotychczas modyfikować różne organizmy żywe, m.in. jedwabniki czy lucernę. Naukowcy wyhodowali 30 transgenicznych kóz, których mleko zawierało białka budujące pajęcze nici. Każdy z tych „systemów” miał swoje zalety, ale także i wady, które powodowały, że naukowcy nie byli usatysfakcjonowani rezultatami. Chodziło głównie o małą wydajność. Nadal trwają próby zwiększenia wydajności metod, ale obecnie naukowcy zwrócili się głównie ku bakteriom.
Jaki to ma związek z motoryzacją i produkcją pojazdów przyjaznych środowisku? Celem projektu finansowanego przez Departament energii jest nie tylko opracowanie wydajnej metody produkcji włókien nici pajęczych, ale również ocena ich przydatności w produkcji materiałów stosowanych w motoryzacji. W szczególności chodzi o znalezienie alternatywy dla obecnie wykorzystywanych włókien węglowych.
Włókna węglowe są stosowane w najnowocześniejszych konstrukcjach z powodu dużej wytrzymałości i niewielkiej wagi w porównaniu do powszechnie stosowanej stali. „Lekkie” auta są bardziej przyjazne środowisku, ponieważ zużywają mniej paliwa i emitują mniejsze ilości gazów cieplarnianych. Ułatwia to również konstrukcję pojazdów zasilanych bateriami. Nici pajęcze są jeszcze lżejsze od włókien węglowych, a do tego posiadają cały szereg dodatkowych właściwości przemawiających na ich korzyść. Nici pajęcze nie są pozyskiwane w wyniku szkodliwych i energochłonnych procesów petrochemicznych. Są biodegradowalne. Jednym z problemów stosowania włókien węglowych jest to, że trudno je recyklingować.
Nie bez znaczenia jest również cena włókien węglowych. W chwili obecnej syntetyczne nici pajęcze również są bardzo drogie, lecz opracowanie wydajnego i taniego sposobu ich pozyskiwania wydaje się kwestią czasu. To tylko część z zalet przemawiających na korzyść stosowania włókien pajęczych w motoryzacji*.
Warto w tym momencie wspomnieć, że naukowcy z Utah nie są pionierami. Syntetyczne nici pajęcze wytwarzane za pomocą transgenicznych baterii sprzedaje niemiecka firma AMSilk [2]. Oferuje ona cztery rodzaje biosyntetycznych nici przędnych, które docelowo są stosowane w produkcji kosmetyków. Jednak przedstawiciele firmy zastrzegają, że zastosowanie może być wszechstronne.
Jak widać, GMO to nie tylko rolnictwo czy medycyna. W niedługim czasie najprawdopodobniej coraz trudniej będzie nam znaleźć taką dziedzinę naszego życia, w której nie korzysta się z organizmów genetycznie modyfikowanych.
* Nici pajęcze są bardziej elastyczne od włókien węglowych, co w przypadku wypadków mogłoby mieć korzystny wpływ na bezpieczeństwo pasażerów. Posiadają również właściwość „pamięci kształtu”. Nici pajęcze wydają się również doskonałym kandydatem do zastąpienia obecnych poduszek powietrznych, które działają na zasadzie wybuchu. Otwierająca się nagle poduszka sama w sobie może stanowić zagrożenie dla pasażerów. Dzięki elastyczności i wytrzymałości włókien pajęczych możliwa byłaby konstrukcja nowego rodzaju poduszek, które otwierałyby się z dużo mniejszą energią i wręcz oplatałyby pasażera w czasie wypadku drogowego. Są to jednak na razie tylko wstępne koncepcje.
1 – USU Synthetic Spider Silk Lab awarded $1.9 million in DOE Energy Efficient Transportation Technology Funds
2 – Nareszcie umiemy robić pajęcze nici
W cyklu „Po Co to GieEmO” ukazały się następujące wpisy:
Śliwa Honey Sweet – spełnione obietnice
Kukurydza z β-glukanazą
Przełom w walce z dengą?
Moda genetycznie modyfikowana
Pszenica odstraszająca mszyce
Ryż C4
GMO na suszę
GMO z pomocą zagrożonym gatunkom drzew,
ORF Genetics
Na biegunkę – koza
Hipoalergiczne jabłko
WEMA
Kontrowersyjny łosoś AquAdvantage
Transgeniczne pomidory z genem Bs2
Ziemniak odporny na zarazę
Historia buraka HT
Szczepionka w glonach przeciw malarii
Pszenica i skrobia oporna
Drzewka cytrusowe odporne na HLB
Ekoświnie – Game Over?
Wydajne odmiany zbóż odporne na suszę i nie tylko
Paliwo w tytoniu
Arktyczne jabłka
Zdrowsze (trochę) frytki i chipsy dzięki GMO
Pierwsze owady GMO w Europie
Rośliny przyszłości
Tęczowa papaja
