粘性業務:影片展示了從黑寡婦蜘蛛中提取絲腺的正確方法

研究人員展示了一種精細的方法,可以促進對人造蜘蛛絲的研究——這種材料比鋼鐵更堅韌

解剖黑寡婦蜘蛛以獲取其絲腺似乎是一項充滿危險的任務。幸運的是,對於任何敢於嘗試的人來說,現在有科學家提供的影片來展示如何操作。

研究實驗室並非想要這些臭名昭著的蜘蛛的絲腺作為某種奇異的戰利品。蜘蛛絲比鋼鐵更堅韌,全球的科學家都在競相開發模仿這些蜘蛛絲的合成纖維,用於商業、軍事和工業應用,太平洋大學(位於加利福尼亞州斯托克頓)的生物化學家 Craig Vierra 說。

選擇這些可怕的蜘蛛(其毒液比響尾蛇強 15 倍)是因為“雌性黑寡婦蜘蛛的腹部非常大,使得分離產生絲的腺體非常容易”,同樣來自太平洋大學的研究員 Coby La Mattina 在解說影片時說道。至於為什麼這些研究人員選擇製作影片,“通常情況下,腺體在解剖過程中會破裂。還有某些解剖結構難以分離,”太平洋大學研究員 Tiffany Tuton-Blasingame 說。“視覺化演示對於良好的解剖至關重要。”


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科學家們從木堆、灌木叢和車庫中收集西部黑寡婦蜘蛛(Latrodectus hesperus)——這些蜘蛛的棲息地是北美西部。“當你把它們從網上敲下來時,它們會捲起來裝死,所以很容易抓起來,”Vierra 在電話採訪中解釋說。

黑寡婦蜘蛛用二氧化碳氣體麻醉 10 分鐘。“在嘗試這個步驟時,重要的是要戴兩雙手套,直到蜘蛛的毒牙被移除,”太平洋大學研究生 Yang Hsia 在影片中說。儘管它們的毒液致命,但它們的叮咬通常不會致命,尤其是對成年人來說,因為它們只注射少量毒液——而且像大多數蜘蛛一樣,黑寡婦蜘蛛捕食昆蟲。

研究人員將每隻蜘蛛擊暈後,在麻醉失效前的五分鐘內,用剪刀將蜘蛛切成兩半,剪掉黑寡婦蜘蛛的腹部。(這些程式事先已獲得機構動物護理和使用委員會的批准。)

然後,科學家們將腹部固定在解剖盤上,並使用顯微剪刀剪出一個開口。腹部浸泡在研究人員詳細說明的特殊解剖液混合物中。用鑷子剝開外骨骼,刮掉任何脂肪和卵,以露出七個不同的絲腺。研究人員建議按照特定的順序取出這些腺體,這樣可以更容易安全地取出所有腺體。然後將腺體在液氮中速凍,並在零下 80 攝氏度下儲存。

西部黑寡婦蜘蛛的腺體各自產生不同種類的絲:大壺腹腺和小壺腹腺製造牽引絲和支架絲;管狀腺合成卵囊絲;聚集腺製造粘合絲;梨形腺合成用於包裹獵物和卵囊的絲線;梨形腺產生粘附在表面的絲;鞭狀腺在該物種中的功能尚不清楚。Vierra 說,科學家們提取這些腺體後,可以分析哪些不同的基因被表達,或者哪些蛋白質基因產生,以及將這些基因克隆到細菌和酵母中,以產生用於人造絲纖維生產的重組蛋白。

“這項技術開發出來後,為絲生物學界的研究人員鋪平了道路,”Tuton-Blasingame 在影片中說道。她補充說,他們和其他人使用這種方法來探索涉及絲纖維生產、組裝和擠出的化學和分子過程。Vierra 指出,科學家們對於蜘蛛絲以及製造其替代品仍有很多需要學習的地方,因此解剖技術仍然非常有用。

“如果這項技術操作正確,可以在一個半到三個小時內完成,”Tuton-Blasingame 說。科學家們在 1 月 11 日的《視覺化實驗雜誌》(Journal of Visualized Experiments) (JoVE) 上詳細介紹了他們的程式。(該雜誌不僅是世界上第一本科學影片雜誌,“至少據我所知,我們是目前唯一的科學影片雜誌,”JoVE 聯合創始人 Nikita Bernstein 在電話採訪中說。)

“我為我的學生和我自己寫了很長的臺詞來讀,當 JoVE 來拍攝我們時,他們讓我先來,我一直忘詞,學生們覺得這很有趣,”Vierra 告訴《大眾科學》。“但這很有趣。我們都很享受制作影片的過程。”

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