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科学技术

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2013年11月，位于山形县鹤岗市的Spiber公司因其研发出的技术能够对人造蛛丝纤维进行量产，而被授予山形进步创新奖。Spiber公司也由此成为世界上第一个可以进行工业化量产蛛丝纤维的企业，此前业界普遍认为这项技术还不可能被实现。我们与Spiber公司的总裁关山先生一起探讨了Spiber公司成功背后的故事。

关山先生是在2004年夏天的一场花火大会的聚会上开始对蜘蛛丝感兴趣的。作为当时庆应义塾大学的大四学生，关山先生参与了在高端生物科学研究所的学习研究。在与研究室的其他成员的一次聚会上，他们讨论了哪一种昆虫是最强的问题，其中有一个学生提到了马蜂，不过另外一个同学反驳说，马蜂虽然厉害但是蜘蛛却能够诱捕猎杀马蜂。大家由此对蜘蛛丝网产生了浓厚的兴趣，并开始研究蜘蛛丝背后的秘密。

“我们的讨论一直持续到第二天早上四点钟”关山先生回忆起当时的情形。“当聚会结束后，我们直接回到了学校，开始查找有关蜘蛛丝的资料。我们开始了对蜘蛛丝的研究，借此来了解为什么它这么具有强度又非常有柔韧度，而且为什么蜘蛛丝还没有像正常的丝绸一样投入到实际的生产和使用中。”

蜘蛛丝所具有的蛋白质与形成其他动物体毛的蛋白质都是一样的。目前世界上共有超过3万不同种类的蜘蛛，而且每一个蜘蛛会使用七种以上不同的蛛丝。由此带来的变化数量实在是太巨大了，要弄清楚蜘蛛丝到底是如何构成的，对于当时关山先生的研究小组来说这几乎是不可能完成的任务。研究小组把他们的注意力转移到了形成蜘蛛丝的蛋白质上面，并立志于使用这种蛋白质来生产和蜘蛛丝具有相同强度和韧度的丝质品。

蜘蛛的肉食本性让研究小组想要对其进行饲养和繁殖变得比较困难。关山先生的团队选择在具有相对比较简单生物结构的微生物体内植入蜘蛛的基因，也正是由于这一关键性的选择，让人造蛛丝变得可能。工业化生产对人造蛛丝强度和厚度提出了均一性的要求，而研究小组可以通过改良微生物来达到他们的需求。

“微生物拥有一个简单的结构，给它们一个高能的摄入可以让其在30分钟内数量翻倍”关山先生解释说。“所以在半小时内我们可以让1万亿个微生物变成2万亿个，1吨的微生物翻倍成为2吨。”

在使用改良的微生物后，关山先生团队的研究进度开展得非常顺利，他们生产出了和蜘蛛丝非常相似的人造纤维，并实现了稳定生产。“自从我们的研究把目光着眼于与蜘蛛丝具有相同的蛋白质上面后，工作的进度也就变快了很多”，关山先生一边回忆，一边这样说到。

通过上述的研究开发过程，研究团队成功地生产出了不依赖石油以及对环境友好的人造纤维。把‘蜘蛛（spider）’和‘纤维（fiber）’这两个词语结合起来，关山先生的研究团队建立了名为Spiber的公司，现在很多后续的研究工作也正在进行之中。Spiber公司生产的丝质纤维正在汽车以及运输工具制造业内推广开来，而且由于人造纤维的材质本身就是蛋白质，所以公司的产品在医学领域也被用于人造血管以及其他应用之中。在未来，研究团队期望人造蛛丝纤维的使用拓展到更宽广的领域，在改进生产量以及功能性的同时也做到节能减耗。

关山先生对未来抱有信心地说到“机会是无限的。人造蛛丝仅仅是我们实现公司理念众多方法中的一个。从现在开始，我们将继续我们的研究工作，并着眼于研发出更有效的技术来回馈给人类社会。”

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