蜘蛛絲如何避免飢餓的細菌

蜘蛛絲比人類製造的任何纖維都要堅韌,而且特別擅長向編織它的捕食者傳遞振動。從骨骼再生的支架到防彈背心,從遠程傳感器到噪音減震器,蜘蛛絲一直是各種發明的靈感來源。然而,其最顯著的特性之一,即抗腐爛性,卻很少受到關注。一些研究人員推測,蜘蛛絲通過添加抗生素來抑制飢餓的細菌。但臺灣東海大學的Wang Pi-Han和Tso I-Min在《實驗生物學雜誌》上發表的研究表明,事實並非如此。相反,蜘蛛絲通過將其所含的營養物質鎖在不可逾越的屏障後面而避免被吃掉。

蜘蛛絲如何避免飢餓的細菌

蜘蛛絲是由蛋白質組成的,這些蛋白質應該對微生物有吸引力。此外,因為蜘蛛網通常是在森林和沼澤等充滿了這些細菌的環境中形成的,所以應該有足夠的機會讓細菌在這些絲線上定居並享用它們。值得注意的是,這似乎並沒有發生。

Wang博士和Tso博士很好奇蜘蛛是如何做到這一點的。他們把細菌和蜘蛛絲放在最適合細菌生長的實驗室條件下,開始了他們的研究。他們研究了從三種不同環境下結網的蜘蛛身上採集的絲線,並把它們放在營養豐富的盤子裡。每個培養皿上都生長著四種細菌中的一種。然後,研究小組用顯微鏡在24小時內監測細菌的行為。

蜘蛛絲如何避免飢餓的細菌

在重複了三次實驗之後,他們發現細菌從未以蜘蛛絲為食。 但是,他們還發現,這些絲不能免於細菌在其周圍存在和生長,這表明這些絲沒有抗生素。

然後,兩位研究人員嘗試在絲線上直接培養細菌,同時為它們提供一系列營養補充物。這些營養物中只有一種成份氮能促進細菌食用蜘蛛絲。當這些絲線在富含氮的溶液中起泡時,細菌就會吃掉它們。沒有氮,它們就無法生存。這很奇怪,因為蛋白質(構成蜘蛛絲的蛋白質)本身就富含氮。

蜘蛛絲如何避免飢餓的細菌

這使得Wang博士和Tso博士得出結論,蜘蛛絲的抗菌性能不是由任何一種抗生素引起的,而是由絲本身的結構引起的。似乎是自然選擇驅使蜘蛛絲將組成它的蛋白質儲存在一層物理結構而非化學結構所無法穿透的物質層之後。

確切地說,這種結構是兩位研究人員尚未確定的。然而,一旦被闡明,這一發現將為不使用抗生素來驅除細菌的人工抗菌材料鋪平道路。


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