요약
거미의 실크 원액은 반쯤 액체인 응축물을 거쳐 질긴 섬유로 굳습니다.
미국 샌디에이고 주립대학교의 화학자 그레고리 홀랜드 연구팀이 검은과부거미의 실크 원액을 원자 수준에서 들여다본 연구를 콴타 매거진이 소개했습니다. 거미줄은 Kevlar보다 질기고 강철보다 강하지만, 실험실에서는 아직 그 성질을 재현하지 못하고 있습니다.
왜 중요한가
- 액체 원액이 고체 섬유로 바뀌는 과정을 몰랐던 것이 인공 거미줄이 약한 이유로 꼽혀 왔고, 이 연구가 그 빈칸을 채우기 시작했습니다.
- 합성 단백질이 아니라 실제 거미에게서 얻은 실로 응축물이 생기는 것을 직접 확인했다는 점에서 다른 연구자들의 평가를 받았습니다.
- Kevlar는 고열과 산성 조건에서 만들지만 거미는 상온에서 같은 일을 해내므로, 원리를 알면 더 순한 제조 방식을 찾을 수 있습니다.
핵심 내용
- 원액에 인산염을 넣자 단백질이 물을 밀어내고 젤 같은 응축물(단백질이 모여 생긴 반액체 방울)로 뭉쳤습니다.
- 이때 아미노산인 아르기닌과 티로신이 서로 약하게 달라붙어 '분자 스티커' 구실을 했습니다.
- 이 결합은 완성된 섬유에도 남아 있었고, 시뮬레이션에서는 베타 시트(평평한 단백질 판)가 꺾이는 자리에 놓였습니다.
- 연구팀은 동위원소가 든 먹이를 먹인 거미에게서 실을 뽑아 핵자기공명(NMR) 분광법으로 분석했습니다.
- 인산염 말고 다른 방아쇠가 있는지 등 아직 밝히지 못한 부분도 남아 있습니다.
HN 반응
- 거미줄로 옷을 만들 수 있느냐는 질문에는 거미줄 망토 사례와 함께, 거미는 한 마리씩 따로 길러야 해 비용이 크다는 답이 이어졌습니다.
- 거미줄 유전자를 누에에 넣어 실을 얻는 회사를 다룬 Veritasium 영상을 소개하며, 자연의 제조 기술을 아직 다 따라잡지 못했다는 의견도 나왔습니다.
우리가 소재 설계에는 아주 능숙해졌지만, 자연에는 아직 우리가 알아내지 못한 제조 비법이 몇 가지 남아 있네요.
Veritasium의 훌륭한 에피소드 *Is Spider Web really stronger than Steel?*도 같이 보세요. https://www.youtube.com/watch?v=wt4p2oalmRY
여기에는 거미줄 DNA를 누에 DNA에 넣어서 쉽게 사육할 수 있게 만든 멋진 기술을 가진 회사가 나옵니다.
거미줄로 옷을 만드는 건 경제성이 없을까요? 그런데 스파이더맨의 거미줄은 어떤 거미에게서 나오는 건지도 궁금하네요.
'경제적'이 뭔지부터 정의해 보시죠 :)
https://en.wikipedia.org/wiki/Golden_Spider_Silk_Cape
이 기사에서 그 얘기를 다루고 있어요. 상자 100만 개에 거미 100만 마리가 필요하답니다.
그럼 일반 실크보다 100~1000배쯤 비싸다는 거네요? 그 정도면 해볼 만하겠는데요.
형제 댓글 말에 더해서, 누에는 한 마리씩 따로 지낼 공간이 필요 없어요.
누에는 고치를 만들지만, 거미는 며칠에 한 번씩 한 마리 한 마리를 따로 "실을 뽑아내야" 합니다.
찾아보세요... 그런 건 없어요.