蜘蛛胶的差异蛋白质比例出现关键属性

Orb韦弗蜘蛛使获取线程的网粘水胶制造特殊骨料腺体。科学家研究了不同物种生活在不同的环境,看看胶改变,发现虽然胶主要是由相同的组件,相关蛋白质的比例不同,改变胶的性质。

蜘蛛不织好的丝绸不要吃。蜘蛛丝产生了他们的网是生存的关键,但蜘蛛生活在许多不同的地方,需要网调整为当地的成功。科学家们研究了胶,使得了解orb编织蜘蛛网粘在不同条件下其材料特性不同。

“发现生物胶的粘蛋白成分打开大门,确定材料特性如何演变,”博士说Nadia Ayoub华盛顿和李大学共同通讯作者,这项研究发表在生态学与进化前沿。“蜘蛛丝纤维和胶水代表一个奇妙的模型来回答这些问题,因为它们主要是由蛋白质和蛋白质编码的基因。”

“蛛丝和胶水有巨大的仿生潜力,”布伦特Opell弗吉尼亚理工大学的博士,共同通讯作者。”蜘蛛使胶水与令人印象深刻的特性,应用在工业,医学,超越了。”

纠结于蜘蛛网

orb的每一缕编织蜘蛛网有助于捕获的食物。网络的影响有一个僵硬的框架,吸收猎物,然后被粘线直到蜘蛛可以解决它们。这些线是由粘性的水性粘合剂合成聚合腺体。胶水从大气中吸收水和需要优化来实现最好的粘性结果当地的湿度。但也有许多种类的orb韦弗蜘蛛生活在不同的环境中,这意味着他们的胶水必须适应不同的湿度水平。

了解蜘蛛胶水粘性适应,Ayoub和她的同事关注的是两个物种,Argiope argentata——生活在干燥的环境,Argiope trifasciata生活在潮湿的环境中。团队收集网答:trifasciata在野外,答:argentata蜘蛛在实验室建立网。以确保这些网相当于网在野外,科学家们喂蜘蛛的饮食与通常的猎物,而胶液滴体积野生控制确保湿度在实验室不影响水滴的属性。然后分析了蛋白质胶和水滴的材料属性。

一个棘手的情况

研究小组发现,水滴答:argentata蜘蛛是比那些来自小答:trifasciata和吸收更少的水随着当地的湿度增加。他们也有较小的蛋白核,占据比例较小的液滴的体积,并从大气中吸收更少的水。胶滴两种蜘蛛的韧性是基于蛋白质的刚度的核心滴,和答:argentata蛋白质核心韧性降低湿度上升。答:argentata螺纹胶液滴通常是更加密集和粘性。

科学家们还分析了蛋白质中发现胶水滴了解这些材料特性的差异来自蛋白质。尽管他们发现相似的蛋白质,他们出现在不同的比例,和答:argentata胶含有四种基因的蛋白质产物没有出现答:trifasciata胶水。这些额外的蛋白质和一个更加平衡的比例AgSp1和AgSp2蛋白质可以解释这个胶水的更大的韧性和较低的吸水能力。

“尽管戏剧性的材料特性的差异,这两个物种的大部分份额蛋白质成分,”Opell说。“这些蛋白质的序列也类似的物种之间,但个别蛋白质的相对丰度不同。修改蛋白质的比例很可能迅速机制来调整材料生物胶的性质。”

“这项研究只检查了两个物种,所以我们提出了蛋白质和材料性能之间的关系是有限的,”警告Ayoub。“然而,我们在记录的过程中蛋白质的组件和材料特性的一组不同的物种,这将使更多的权力来检测蛋白质产生材料属性的机制。”

参考:Lazo Ayoub NA, DuMez L, C, et al . Orb韦弗聚合胶蛋白组成材料特性的快速进化的机制。前面。生态。另一个星球。2023;11。doi:10.3389 / fevo.2023.1099481

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