人类早就意识到蜘蛛丝比凯夫拉纤维和碳纤维还要轻便坚韧。直到最近,科学家才揭开它强大的秘密:那是因为蛋白质里有一个特殊的氨基酸。维尔茨堡大学和美因兹大学的研究发现,这种甲硫氨酸集中在蛛丝蛋白末端的结构域里。它像一根弹簧一样,短而灵活,把原本坚硬的蛋白质连接在一起。 传统观念认为蛋白质是硬邦邦的固体,这次研究却证明甲硫氨酸让蛋白末端变成了可塑形的“钥匙”,和相邻结构域的“锁”紧密配对。这样一来,甲硫氨酸把黏连强度提升了30%以上。结果就是蜘蛛丝同时拥有高强度和高弹性,打破了“硬则脆、韧则软”的定律。 尽管实验室已经能批量生产人工蛛丝,但是始终无法超越天然蜘蛛丝的力学极限。这次新发现给了我们一个突破点:在合成蛋白中加入甲硫氨酸,就能让材料既强又软。下一步的研究是要找出不同蜘蛛和丝腺中甲硫氨酸的最佳含量;还要把甲硫氨酸嫁接到其他生物蛋白里;甚至通过调控比例来精确控制合成材料的性能。 这个发现让我们看到向自然学习是多么重要。人类已经离材料极限又近了一步。或许很快,从救生绳到航天服,都能用到这种“会跳舞”的氨基酸密码。