Юный техник, 2011 № 12

Кстати, подобные работы ведутся и в России. В Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов под руководством доктора биологических наук, члена-корреспондента РАН Владимира Георгиевича Дебабова расшифровали ген, ответственный за выработку паутинного белка у крестовика уемуры — крупного, размером в полкулака, паука, обитающего на Дальнем Востоке. Затем ученые сумели синтезировать аналог этого гена. Синтезированный ген встроили в геном дрожжей-сахаромицетов, после чего эти микроорганизмы стали вырабатывать паутинный белок.

Ученые сумели выделить его из дрожжей в достаточных количествах, очистить, подобрать для него растворитель и сделать тончайшие пленки на стекле, которые были подвергнуты затем всестороннему изучению. Исследования показали, что в полученных пленках прослеживается та же структура, что и в природной паутине. Другими словами, ученым удалось получить аналог природного композиционного материала. Технологические решения по части прядения разрабатывают ученые в научно-исследовательском центре «Углехимволокно» (г. Мытищи). Впрочем, исследователи еще тогда, около десяти лет назад, полагали, что проведенные исследования — лишь первый шаг на пути к промышленной технологии, когда из наработанного микроорганизмами белка можно будет делать тончайшие нити. «Рукотворную» паутину предполагалось использовать для изготовления легких и надежных бронежилетов, частей летательных аппаратов, в строительстве и медицине…

Однако даже сами дерзкие исследователи не додумались, что вместо бронежилета можно сделать пуленепробиваемой саму кожу человека или, скажем, полицейской собаки. И вот ныне этот следующий шаг сделан в Голландии. Проект носит название «2,6 г, 329 м/с». Это стандартный вес и скорость пули, выпущенной из винтовки 22-го калибра. На эти характеристики рассчитан самый мощный бронежилет.

В лабораторных условиях исследователи смогли совместить человеческую кожу и паучью нить. Получившийся материал при этом действительно способен наделить людей суперспособностями. Например, отражать пули калибра 5,66.

Испытания показали, что кусок синтетической кожи, выращенной в лаборатории, выстоял под ударом свинца. Ради этого момента, который можно увидеть только при замедлении сверхскоростной съемки, ученые со всего мира упорно трудились около года.

«Когда выяснилось, что паутину можно использовать для производства бронежилетов, я подумала: «Зачем себя ограничивать?» — рассказала о том, как родилась идея, руководитель проекта Джалила Эссаиди. — Почему бы не вживить паутинную нить сразу в человеческую кожу? Если бы гены пауков стали частью нашего генома, то люди, наверное, стали бы пуленепробиваемыми?»

Заданные вопросы требовали ответов. Однако эксперименты с человеческим геномом в мировой науке запрещены, так что материал решили синтезировать в лаборатории. Искусственную кожу ученые выращивают уже давно. А как добавить гены паука, рассказали американские генетики из университета штата Юта, которые освоили опыт канадцев.

Кожу исследовали в лаборатории.

Самый ответственный момент испытаний — пуля атакует кожу.

Шесть месяцев работы, использование генетически модифицированных насекомых и специального текстильного оборудования — все это только для того, чтобы произвести небольшой кусочек ткани. Получился материал, который превосходит по своим качествам кевлар, который сейчас используют в производстве бронежилетов.

Следующий этап — пересадка куска пуленепробиваемой кожи живому человеку. Добровольцев, несмотря на этическую сомнительность открытия, нашлось множество.

Но военные не заинтересовались шедевром биотехнологии. Во-первых, потому, что создавать бронежилеты намного дешевле, чем искусственную кожу, которую затем еще надо вживлять людам. Во-вторых, неизвестно, как затем поведет себя пересаженная кожа. В-третьих, как показал опыт, в те же кевларовые жилеты приходится монтировать вставки из особо прочной керамики, иначе пуля, даже не пробив кевлар, может все же нанести человеку увечье.

В общем, как сказал Абдул эль-Галбзуриа, профессор Центра медицины университета Лейдена, «с научной точки зрения, гораздо интереснее и важнее выяснить, как клетки кожи уживаются с паутиной, чтобы мы могли научиться пересаживать эту кожу жертвам ожогов или использовать те же нити в хирургии для наложения швов, чем мудрить с бронежилетами». Да и сама Джалила Эссаиди созналась, что главная цель их работы — привлечь внимание публики к возможностям современной биотехнологии.

ПРЕМИИ Почти кристаллы

Лауреатом Нобелевской премии по химии за 2011 год стал ученый из Израиля Даниель Шехтман за работу, которую в 1982 году сделал практически в одиночку.

Путь профессора в науку был вполне традиционен. Дан Шехтман родился в 1941 году в г. Тель-Авиве. В 1972 году окончил Израильский технологический институт в Хайфе. С тех пор он работает в том же институте исследователем. Кроме того, Д. Шехтман — профессор израильского технологического института Технион в Хайфе, а также сотрудник департамента энергетики США и профессор в Университете штата Айова.

Свою награду он получил «за открытие квазикристаллов». Так сказано в пресс-релизе Нобелевского комитета. Однако обосновавшие свое решение члены этого комитета сочли необходимым пояснить, что профессор из Хайфы открыл нечто, что «потрясает основы представления о том, как устроено твердое тело».

И вот здесь, наверное, необходимы пояснения. А дело было так. В начале 1982 года Шехтман был отправлен на научную стажировку в США, в Национальное бюро стандартов. Здесь он и проводил эксперименты по изучению кристаллической решетки сплава алюминия и марганца с помощью электронного микроскопа.

Всем, наверное, известно, что любой объект в нашем мире, даже мы с вами, состоит из молекул и атомов. В твердых телах атомы расположены в строгом порядке, определяемом так называемой кристаллической решеткой. Увидеть эту решетку невооруженным глазом нельзя — уж слишком невелики атомы и расстояния между ними. И микроскоп, даже электронный, помогает слабо. А потому судят о строении решетки еще и по данным рентгено-структурного анализа.

Каждый, кто хоть однажды видел медицинские рентгеновские снимки, согласится, что понять по ним, какой орган где расположен и какой здоров, а какой болен, не каждому по силам. Анализом рентгенограмм занимаются в медицине особые специалисты.

Вид структуры кристалла под электронным микроскопом.

Микроструктура квазикристалла сплава серебра и алюминия.

Нобелевский лауреат Даниэль Шехтман.

Таким специалистом, только в области структуры сплавов, и стал Шехтман. Во время своих опытов он пропускал через образцы пучки электронов. Некоторые из электронов при этом сталкивались с атомами, изменяли траекторию своего полета (то есть, говоря иначе, осуществлялась дифракция пучка электронов), и на дисплее возникало некое изображение структуры сплава.