摘要：最近，德国的科学家利用“基因剪刀”CRISPR-Cas9技术， 让蜘蛛吐出了红色荧光蛛丝！ 这波操作可不只是为了好看，还能刷新你对“超级材料”的认知！

蜘蛛能吐出红色荧光蛛丝，这事儿你敢信吗？

图源：pinterest 改制

最近，德国的科学家 利用“基因剪刀”CRISPR-Cas9技术 ， 让蜘蛛吐出了红色荧光蛛丝！ 这波操作可不只是为了好看，还能刷新你对“超级材料”的认知！

能吐红色荧光蛛丝的转基因蜘蛛 (温室希蛛) | 图源：德国拜罗伊特大学

科学家为啥盯上蜘蛛丝来“动刀子”呢？因为它——实在太强了！

自然界的“生物钢丝”，

能有多强？

别看挂在墙角的蜘蛛丝比头发丝还细、一扫就断，其实它是材料界低调的“王者”。

细细的蜘蛛丝被放置在人类头发上 | 图源：medium

如果把蛛丝纺成和其他常见材料一样粗细，那它在 强度 、 韧性 和 弹性 这三大性能上几乎可以吊打一众材料。

蛛丝的单位重量抗拉强度大约是 1.4 GPa，跟高级合金钢 （0.45-2 GPa） 差不多，虽然比不上凯夫拉纤维 （3 GPa，能用来做防弹衣的那种） ，但它有着钢铁和凯夫拉纤维都无法媲美的韧性和弹性。

蛛网能承托远超自身重量的水滴 | 图源：pinterest

数据显示：蜘蛛丝的 断裂能 （断裂需要的能量） 高达160 MJ/m³，是凯夫拉纤维 （约50 MJ/m³） 的三倍以上！不仅能 拉伸到原长的 1.4 倍 不断裂，遇水还能自动恢复到原来的长度 。

难怪蛛网能把高速飞行的小虫子拦截——因为它就像一张“生物弹簧床”。

图源：jamesriverpestsolutions

蛛丝可以 被自然降解 ，具有 对人体友好的生物相容性 。 众多的优点，让科学家们盯上了它，想通过基因编辑把它打造成未来的超级纤维，用在纺织、医用和军用等多个领域。

基因剪刀如何

在蛛丝DNA中动刀？

德国科学家团队使用的 CRISPR-Cas9 技术，堪称 纳米级别的“分子手术刀” ，如今已经成为分子细胞生物学中应用最广泛的基因编辑工具之一。

它能在蜘蛛的DNA里精准“动刀”，通过改造特定基因，赋予蛛丝人类想要的新特性。

要让这把“剪刀”精准命中目标，得靠另一位“队友”——引导 RNA 来指路。在这套系统中， 引导RNA 就像一支“勘探小分队”，能精准识别目标基因的位置。

Cas9 蛋白相当于“爆破队”，能在定位处精准切割靶标基因。

而细胞自带的同源重组机制就像是“施工队”，会把被插入的新基因修补进缺口，从而完成整个基因编辑过程。

在断口处，贴上正确的基因 | 图源：pansci

研究团队利用CRISPR-Cas9技术成功将 水母绿色荧光蛋白 （GFP）或 珊瑚红色荧光蛋白 （DsRed）基因精准嵌入到了大腹园蛛拖丝蛋白基因2（MaSp2）中的特定序列处，培育出 世界首批表达红色荧光蛛丝蛋白的转基因蜘蛛 ，这也是人类首次成功将 CRISPR-Cas9 基因编辑工具应用于蜘蛛。

“基因剪刀”不仅让蜘蛛吐出彩色丝，还 赋予蛛丝更多“超能力” ，有望在材料、医疗和军工等领域引发革命。

基因改造除了变色

还赋予蛛丝哪些可能性？

医疗领域

利用蛛丝良好的生物相容性，经改造的蛛丝可以作为手术缝合线使用，不仅高强度 （承重是传统羊肠线的5倍） 、可降解，还具备抗菌特性，能降低术后感染率。 加入对湿度敏感的蛋白，还能遇水自动收缩，变身“智能缝合线” 。

图源：Allexxandar/Shutterstock.com

也可作为 神经再生导管 引导神经细胞定向生长 （已有动物实验成功修复3厘米的神经缺损） 。如果再增加“导电性能”，还能传递电刺激，促进 神经元修复 。

材料领域

利用蛛丝可降解的特点，可以将蛛丝制备成海洋友好型渔网，不仅强度超越尼龙网，还能在被遗弃后6个月内完全降解。 加上荧光标记后，这种渔网还能实现 精准追踪 ，方便回收 。

废弃渔网常常成为海洋生物的“死亡陷阱” | 图源：蓝湾生态环境公益服务中心

凭借蛛丝“弹性好”和“遇水恢复形状”的特点，还可以制成机械弹簧和智能形状记忆元件。比如， 通过编辑弹性蛋白序列，就能造出拉一下能弹回原状的超弹“生物橡皮筋” （回弹率超过95%） 。

军工领域

蛛丝比钢强、比羽轻，非常适合做 超轻隐形防 弹 衣 。同等防护级别下，重量比凯夫拉防弹衣减轻40%。 通过插入蚕丝蛋白模块，还能让蛛丝强度提升40% 。

一件由马达加斯加金球蛛丝制成的披风，在伦敦维多利亚和阿尔伯特特博物馆展出 | 图源：sofrep

从实验室走向现实，

蛛丝的未来还有多远？

蜘蛛丝虽然集各种优点于一身，产量却让人头疼。

蜘蛛不像蚕那么好管理 （可以密集化养殖，乖乖吐丝） ，它们是出了名的 “独居动物” ，具有极强的领地意识。一旦聚集密度太高，就容易“内卷”——不是打架就是吃掉同伴，因此 无法通过规模化养殖获取蛛丝 。

雄蜘蛛为避免被吃，将一只情敌裹起来送给雌蛛 | 图源： Conall McCaughey

尽管蛛丝研究前景广阔，但要实现量产，还需突破量产瓶颈、 结构难以复刻 、 伦理规范 等问题。

目前科研团队正尝试组合基因剪辑和合成生物学技术—— 将编辑后的蛛丝基因转入光合细菌，利用太阳能规模化生产，同时探索3D生物打印复杂丝蛋白结构 。

期待科技的进一步发展，让蛛丝在材料、工业、军事等领域大放异彩。

来源：金钱猎人一点号