I ragni producono fili incredibilmente resistenti e leggeri chiamati dragline realizzati con proteine ​​della seta. Sebbene possano essere utilizzati per produrre una serie di materiali utili, ottenere abbastanza proteine ​​è difficile perché solo una piccola quantità può essere prodotta da ogni piccolo ragno. In un nuovo studio pubblicato su Biologia della comunicazione , un gruppo di ricerca guidato da Keiji Numata presso il Centro RIKEN per la scienza delle risorse sostenibili (CSRS) ha riferito di essere riuscito a produrre la seta del ragno utilizzando batteri fotosintetici. Questo studio potrebbe aprire una nuova era in cui le bio-fabbriche fotosintetiche producono stabilmente la maggior parte della seta di ragno.

Oltre ad essere resistente e leggero, le sete derivate da specie di artropodi sono biodegradabili e biocompatibili. In particolare, la seta di ragno è ultraleggera ed è resistente come l'acciaio. "La seta di ragno ha il potenziale per essere utilizzata nella produzione di materiali ad alte prestazioni e durevoli come indumenti resistenti allo strappo, parti di automobili, e componenti aerospaziali, " spiega Choon Pin Foong, che ha condotto questo studio. "La sua biocompatibilità lo rende sicuro per l'uso in applicazioni biomediche come sistemi di somministrazione di farmaci, dispositivi di impianto, e impalcature per l'ingegneria dei tessuti." Poiché solo una traccia può essere ottenuta da un ragno, e poiché è difficile allevare un gran numero di ragni, sono stati fatti tentativi per produrre seta di ragno artificiale in una varietà di specie.

Il team del CSRS si è concentrato sul batterio fotosintetico marino Rhodovulum sulfidophilum. Questo batterio è ideale per creare una bio-fabbrica sostenibile perché cresce nell'acqua di mare, richiede anidride carbonica e azoto nell'atmosfera, e utilizza l'energia solare, tutte abbondanti e inesauribili.

I ricercatori hanno ingegnerizzato geneticamente il batterio per produrre la proteina MaSp1, il componente principale della funivia del ragno Nephila che si pensa svolga un ruolo importante nella forza della seta del ragno. L'ottimizzazione della sequenza genica che hanno inserito nel genoma del batterio è stata in grado di massimizzare la quantità di seta che potrebbe essere prodotta. Hanno anche scoperto che una ricetta semplice:acqua di mare artificiale, sale bicarbonato, Gas di azoto, estratto di lievito, e l'irradiazione con luce nel vicino infrarosso consente a R. sulfidophilum di crescere bene e di produrre la proteina della seta in modo efficiente. Ulteriori osservazioni hanno confermato che la superficie e le strutture interne delle fibre prodotte nei batteri erano molto simili a quelle prodotte naturalmente dai ragni.

"Il nostro studio attuale mostra la prova iniziale del concetto per la produzione di seta di ragno nei batteri fotosintetici. Stiamo ora lavorando per produrre in serie proteine ​​​​di dragline di seta di ragno a pesi molecolari più elevati nel nostro sistema fotosintetico, " dice Numata. "Le fabbriche di cellule microbiche fotosintetiche, che producono materiali a base biologica e biodegradabili attraverso un bioprocesso a emissioni zero, potrebbe aiutarci a raggiungere alcuni degli obiettivi di sviluppo sostenibile (SDGs) adottati dalle Nazioni Unite come l'obiettivo n. 12, Produzione e consumo responsabili, e obiettivo n. 13, Azione per il clima. I nostri risultati aiuteranno a fornire soluzioni fattibili per l'energia, crisi idriche e alimentari, problemi di rifiuti solidi, e il riscaldamento globale".