המשי החזק ביותר

קורי העכביש הם הסיב החזק ביותר המוכר בטבע. הם בעלי קשיחות יוצאת דופן, ועם זאת הם גמישים ורכים. בני האדם משתמשים בסיבים המופקים מעכבישים כבר שנים רבות בתעשיית הטקסטיל ואף ברפואה. כבר ביוון העתיקה השתמשו בקורי עכביש לחבישת פצעים, ובאוסטרליה וסביבתה השתמשו בהם לדיג.

אפשר להשתמש בקורים החזקים ליצירת אריגים, גידים מלאכותיים, ואף חבלים לטיפוס הרים. תעשיית המיגון הצבאית שוקדת על פיתוח אפוד מגן מקורי עכביש, שיגן מפני פגיעת קליעים ועם זאת יהיה קל וגמיש כך שאפשר יהיה ללבוש אותו בנוחות. הבעיה היא שאי אפשר לגדל עכבישים רבים יחד בחוות גידול, כי הם תוקפניים ונוטים לקניבליזם. לכן לא קל להפיק משי מעכבישים בהיקף מסחרי. 

בסין, הודו ותאילנד מגדלים זחלי טוואי המשי (המכונים "תולעי משי") לתעשיית הטקסטיל, כי נוח יותר לגדל אותם לעומת עכבישים, אך המשי שהם מייצרים פחות חזק מזה שמייצרים העכבישים.

הסיב החזק ביותר המוכר בטבע. עכביש טווה קורים | צילום: Ian Fletcher, Shutterstock

קורים מלאכותיים

לטוואי המשי ולעכבישים יש בלוטות שבהן מיוצרים החלבונים המרכיבים את סיבי המשי. החלבונים הללו עוברים תהליכים כימיים שמשנים את המבנה שלהם, ולאחר מכן הם מסתדרים בצורה מוארכת ומאורגנת. לבסוף הם עוברים באיברי טווייה מיוחדים – צינוריות דקות בגופם – והופכים לסיבי משי.

בתעשיית הטקסטיל מחקים את איברי הטווייה הטבעיים הללו וטווים כמה סיבים יחד כדי ליצור חוט. חוקרים הצליחו לייצר במעבדה את החלבונים שמרכיבים את סיבי המשי. חברת הביוטכנולוגיה היפנית Spiber אף פיתחה בד שמבוסס על חלבונים סינתטיים הזהים לחלבוני המשי של העכבישים, ובמחקר שפורסם בתחילת 2022 דיווחו החוקרים כי הצליחו לשפר בהנדסה גנטית את החלבונים המרכיבים את המשי, וכך לייצר סיבי משי חזקים כמו קורי עכביש, אך אף פיתוח עד כה לא הצליח להתעלות על רמת הקשיחות והחוזק של קורי העכביש.

במחקר שפורסם בכתב העת Cell תיארו חוקרים מסין דרך לחזק את הסיבים של טוואי המשי כך שיהיו חזקים יותר מהמשי שטווים עכבישים: החוקרים חיממו את הסיבים בתוך אמבט המכיל יוני מתכת ואנזים שהופק מפפאיה ומסוגל לפרק חלק מהחלבונים. כך הם שטפו את סיבי המשי מהשכבה החיצונית הדביקה שמגינה עליהם אך גם פוגעת בקשיחותם ומפריעה לטוויית הסיבים. האנזים פירק את החלבון שמרכיב את שכבת הדבק החיצונית, והחימום העדין תרם להמסתה.

בעקבות התהליך התקבלו סיבי משי חזקים כפליים מהמשי הטבעי שמייצר טוואי המשי, וחזקים ב-70 אחוז יותר מקורי העכביש – המשי הטבעי החזק ביותר. החוקרים זיהו כמות קטנה של אבץ בסיבים המוגמרים, וסברו שהוספת יוני המתכת לאמבט תרמה לקשיחות הסיבים. אך הגורם העיקרי שתרם לחיזוקם הוא יצירת ננו-גבישים בתוך הסיבים: חלקיקים זעירים בגודל של כמה מיליארדיות המטר (ננומטרים) שהאטומים בהם מסודרים בצורה מחזורית שיוצרת גביש. גם בסיבי המשי שנוצרים באופן טבעי בגופם של עכבישים יש ננו-גבישים שתורמים לחוזק שלהם, אבל בכמות שקטנה כמעט בחצי.

גודלם של הגבישים חשוב גם הוא: במשי של הטוואים, החלש יותר מזה שטווים העכבישים, יש ננו-גבישים גדולים יותר מאלה המצויים במשי העכבישי. ככל שהגבישים קטנים יותר, הם מתפזרים בצורה אחידה יותר לאורך הסיב, וכך הסיב כולו הופך קשיח יותר. החוקרים הצליחו לא רק להגדיל את כמות הגבישים בסיבים, אלא גם להקטין את הגבישים במשי של הטוואים עד לגודל של הגבישים שמצויים במשי עכבישי – וכך הסיבים התקשחו אף יותר.

זה המחקר הראשון שהצליח לייצר משי קשיח וחזק יותר מהמשי העכבישי הטבעי, והשיטה שפיתחו החוקרים יכולה לפתוח פתח לייצור משי חזק בעלות נמוכה. עם זאת, תהליך ההרתחה של הסיבים גורם למותם של הגלמים של טוואי המשי כדי לייצר את המשי. זוהי שיטה נפוצה כיום בתעשיית הטקסטיל, אך היא מעוררת ביקורת של ארגוני זכויות בעלי חיים. כדי לחזק את המשי בשיטה החדשה ולקבל סיבי משי בעלי יכולות חדשות, אפשר לייצר את סיבי המשי הראשוניים ללא שימוש בטוואים עצמם. הטכנולוגיות לכך כבר קיימות.