امپراتوری تارهای ابریشم

پنج هزار سال پیش امپراتور چین، سی‌لینگ شی که شیفته پیله‌های کرم‌ابریشم شده بود دستور داد کرم‌های ابریشم را پرورش دهند و از تارهای پیله، پارچه‌بافی کنند. نام ‎سی‌لینگ شی در تاریخ چین به عنوان امپراتور ابریشم ثبت شده است. با اینکه هزاران سال از آن تاریخ می‌گذرد، پارچه‌های ابریشم همچنان مرغوب‌ترین تولیدی صنعت نساجی هستند.

فیورنزو اومه‌نتو مهندس بیوتکنولوژی می‌گوید: «ابریشم ویژگی‌های خاصی دارد که هنوز هیچ کدام از الیاف مصنوعی به گرد آن نمی‌‌رسند. تارهای ابریشم پنج ‌بار مقاوم‌تر از مستحکم‌ترین الیاف مصنوعی هستند ‎و قدرت کشش آنها تا ۴۰ درصد طول یک تار هم می‌رسد. استحکام ابریشم در این مورد به اندازه فولاد است.»

تار عنکبوت به جای کرم ابریشم

تار ابریشم در علم پزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارد. نه تنها برای تهیه نخ بخیه که در بازسازی تارهای عضلانی و حتی تارهای جایگزین اعصاب نیز از تارهای ابریشم استفاده می‌شود. مشکل اینجاست که ماده خام اولیه یا همان تار ابریشم، تولید محدودی دارد. در حال حاضر سه کشور چین،‌ هندوستان و برزیل تنها صادرکنندگان جهانی تار ابریشم هستند که هر سه روی هم سالی ۳۰۰ هزار تن تار ابریشم تولید می‌کنند.

پژوهشگران مختلفی در دانشگاه‌های سراسر جهان در مورد ویژگی‌های تار ابریشم تحقیق می‌کنند و در پی جایگزین برای این تارهای مرغوب هستند. گزینه نخست می‌تواند تار عنکبوت باشد. دیوید کاپلان از دانشگاه ماساچوست معتقد است تار برخی از عنکبوت‌ها حتی کیفیت بهتری دارد. اما از آنجا که عنکبوت‌‌ها دوست دارند همکدیگر را بخورند، پروش آنها کار ساده‌ای نیست.

چندی پیش رندی لویز از دانشگاه ویومینگ آمریکا، تارهایی از شیر بز تولید کرد. او با دستکاری ژنتیکی بز، ژن‌های عنکبوت را به ژن‌های بز اضافه کرده بود. مشکل اما اینجا بود که تار تولید شده، استحکام بسیار کمی داشت. کاپلان از دانشگاه ماساچوست معتقد است این روش می‌تواند پاسخگو باشد. اگر این طرح موفق شود می‌توان با توجه به کابردی که برای تار در نظر گرفته شده کیفیت آن را هم تنظیم کرد.

رشته‌ای از پروتئین‌های درهم چفت شده

تار ابریشم از یک رشته‌ بلند پروتئینی تشکیل شده است که قابلیت الاستیکی دارد. این پروتئین‌ها در بدن انسان با واکنش سیستم ایمنی مواجه می‌شود. برای جلوگیری از چنین واکنشی، تارها با لایه نازکی از موم مخصوصی پوشانده می‌شود. اما ویژگی تار ابریشم، تنها به ماده تشکیل دهنده آن برنمی‌گردد.

فریتز فول‌رات از دانشگاه آکسفورد می‌‌گوید :« ما به تصاویر سه بعدی کاملی از تارها احتیاج داریم. با اطلاعات کنونی مثل این است که به خانه‌ای از لوگوهای اسباب‌بازی نگاه کنید. لوگوهای قرمز و زرد و آبی را در ساختمان خانه می‌بینیم، اما نمی‌د‌انیم این تکه‌ها چه ابعادی دارند. یا در هر گوشه، چه زاویه‌ای به کار رفته است که تخریب این رشته اینقدر سخت است؟»

پروتئین‌های تشکیل دهنده این تارها در حرارت بالا و در برابر فشار نیز فرم اولیه خود را حفظ می‌کنند. این تارها در شرایطی بسیار ساد‌ه‌ و از مواد اولیه محدودی تولید می‌شود. زمان تولید تارها نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. مثلأ اگر کرم به سرعت دور خود پیله بتند، تار پیله مانند تار عنکبوت سست است و به سرعت پاره می‌شود.

اما اگر تار در زمان مناسب، بهترین حالت چهار میلیمتر در ثانیه تنیده شود قابلیت الاستیکی آن بسیار مرغوب خواهد بود. برای مهندسان بیوتکنولوژی که به تولید مصنوعی تارهایی با چنین کیفیتی فکر می‌کنند هنوز نکته‌های ناشناخته بسیاری وجود دارد.