Los gusanos de seda son las larvas de la polilla de la seda, una de las miles de especies de insectos que se envuelven en capullos mientras se preparan para la metamorfosis. Es uno de los insectos más laboriosos de la naturaleza y el único que ha sido domesticado.
Los chinos perfeccionaron el arte de cosechar el single, hilo de media milla de largo que forma cada capullo, transformar la seda de gusano en una tela lujosa al menos 5, Hace 000 años. El Dr. Randy Lewis, del departamento de ingeniería biológica de la Universidad Estatal de Utah, busca mejorar la práctica antigua, al igual que muchos de sus competidores en el campo emergente de biomateriales de alto rendimiento.
La seda del gusano de seda hace maravillosos pañuelos y ropa interior, pero los biólogos han puesto sus ojos en la seda de araña desde hace mucho tiempo. Las redes de algunas especies de arácnidos tienen la resistencia a la tracción del acero, sin dejar de ser completamente elástico. “La dificultad es que las arañas son territoriales y caníbales, ”Dice Lewis. "A diferencia de los gusanos de seda, no puede simplemente juntarlos todos y esperar que se diviertan feliz juego de té ". En breve, arañas se han resistido a todos los esfuerzos de domesticación, por no mencionar, ¿Quién querría cultivar arañas? Y recorrer la jungla para cosechar las mejores telas de araña salvajes no es rentable.
Para un ingeniero genético que sueña despierto con la seda de araña producida de una manera comercialmente viable, no toma mucho tiempo conectar los puntos con el dócil, gusano de seda comunal. En partes de la India, China y gran parte del sudeste asiático, tradicionalmente se crían por miles en pequeñas cajas de madera en las chozas de los campesinos. El agricultor también debe cultivar moreras, cuyas hojas son lo único que come un gusano de seda. Si bien los métodos para hilar hilos de seda en tela se han convertido en el pliegue de la industria textil mundial, la práctica de criar los gusanos y desenrollar cada capullo a mano ha sido sorprendentemente intacta por los tentáculos de la modernización.
No es así con los gusanos de seda y sus genes, sin embargo. La alimentación con colorantes artificiales para gusanos de seda ha producido hilos de seda "pre-teñidos" que excluyen la necesidad del costoso y tóxico proceso de teñido de la seda (aparentemente sin dañar a los gusanos). Investigadores en Japón han diseñado gusanos de seda para hilar hilos que brillan en la oscuridad para su uso en diseño de moda de alta gama con la esperanza de construir un nicho de mercado de la seda que haga mella en el dominio global de China en el comercio de la seda.
La alimentación con colorantes artificiales para gusanos de seda ha producido hilos de seda "pre-teñidos" que excluyen la necesidad del costoso y tóxico proceso de teñido de la seda.
Pero el santo grial del empalme de genes del gusano de seda es hacer que la pequeña larva bombee seda de araña, una sustancia que se puede tejer en productos que hacen que el Kevlar parezca endeble. Las partes interesadas han estado salivando durante años sobre las posibles aplicaciones, que van mucho más allá de las telas:la Marina de los EE. UU. quiere seda de araña por su capacidad de adherirse a cualquier material, incluso bajo el agua; el Departamento de Energía espera que los vehículos sean más livianos y, por lo tanto, más eficientes en el consumo de combustible mediante la integración de proteínas de seda en la fabricación de paneles de puertas; y la Fuerza Aérea está imaginando peso ligero, Armadura corporal a prueba de balas que es más fácil de maniobrar durante el combate. Las aplicaciones médicas están por todas partes:piel artificial para pacientes quemados, mejores tiritas, ligamentos sintéticos, microsuturas para órganos delicados como los ojos y una gran cantidad de implantes quirúrgicos y mecanismos de administración de fármacos.
Después de décadas de investigación, Aún quedan varios obstáculos importantes antes de que se comercialicen las tecnologías de la seda de araña. “Los gusanos que tenemos ahora producen aproximadamente un cinco por ciento de seda de araña y un noventa y cinco por ciento de seda de gusano de seda en sus capullos, ”Dice Lewis. Deben alcanzar un umbral del 20 al 30 por ciento de proteína de seda de araña antes de que él se sienta seguro de que los chalecos de seda a prueba de balas podrían ser una realidad comercialmente viable. También advierte que "el gen no es tan estable como nos gustaría ... después de varias generaciones la cantidad de proteína de araña comienza a disminuir".
Si y cuando tiene éxito, Lewis tendrá que enfrentar el proceso de aprobación de la FDA antes de que pueda comenzar a ampliar sus operaciones. que es estricto cuando se trata de organismos modificados genéticamente. Las polillas de seda han sido domesticadas durante tanto tiempo que ya no pueden volar, lo que Lewis cree que debería aliviar cualquier preocupación que el público o los organismos reguladores puedan tener sobre el material genético nuevo que sale de la granja y entra en la cadena alimentaria. "Tienen estas pequeñas alas y te garantizo, nunca van a despegar ... las probabilidades de que salgan a la naturaleza son nulas ".
Si se permitieran con fines agrícolas, Los gusanos de seda transgénicos serían el primer cultivo no vegetal en llegar del laboratorio al campo. Pero reconoce que la comercialización podría verse frustrada por el proceso de aprobación. "Las regulaciones, francamente, son más rígidos de lo que habría ningún argumento para que fueran científicamente, " él dice.
Si bien todo el concepto de ingeniería genética sigue siendo objeto de debate, ya sea para plantas o animales, Lewis puede pensar en muchas razones ambientalmente sólidas para diseñar genéticamente gusanos de seda. La tela mejorada tiene potencial para reemplazar sintéticos como el nailon y el kevlar, que son productos derivados del petróleo. También enumera varias aplicaciones industriales en las que la proteína de la seda podría manipularse en una alternativa totalmente natural para los adhesivos. geles revestimientos, esponjas y selladores que se fabrican actualmente con sustancias que se sabe que son dañinas para el medio ambiente, si no para la salud humana. La seda es esencialmente un “andamio” molecular biocompatible que es lo suficientemente maleable genéticamente para que se le pueda coser cualquier cantidad de propiedades físicas o biológicas.
Larvas de gusano de seda.
Las técnicas tradicionales de cultivo de gusanos de seda permanecen en gran parte al margen de los métodos modernos.
"Vemos esto como una tecnología bastante ecológica, ”Dice Lewis. En la misma línea que el uso de maíz transgénico para fabricar bioplásticos, Lewis ve sus aplicaciones de seda como una pequeña pieza del rompecabezas del cambio climático, haciendo su parte para secuestrar carbono de la atmósfera “tomando C02 y convirtiéndolo en algo que actualmente se basa en el petróleo. Los gusanos de seda se alimentan de plantas que absorben [en] C02 y lo están convirtiendo en [seda] ".
Pero puede pasar un tiempo antes de que los aldeanos de Camboya estén criando gusanos emisores de seda de araña, si alguna vez. Incluso si finalmente se demuestra que la tecnología es exitosa, los modelos de negocio que rodean a los organismos modificados genéticamente pueden excluir pequeñas, los agricultores de subsistencia, que actualmente producen casi toda la seda cruda del mundo, nunca accedan a los huevos mejorados de gusanos de seda. "Con toda probabilidad, Habría un número muy restringido de productores que estarían muy controlados, ”Dice Lewis sobre la estructura corporativa que prevé proteger los derechos de propiedad intelectual del material genético. "Seamos honestos, hay partes del mundo en las que no les preocupa tomar la tecnología ellos mismos y vender esos productos ".
En la estimación de Lewis, llevar la tecnología al extranjero parece poco probable en el mejor de los casos. Dado que actualmente no existe ninguna forma de producción comercial de seda en los Estados Unidos, plantea la pregunta de quién cultivará los gusanos si, y cuando, Se concede la aprobación de la FDA. ¿Comenzarán a surgir a nivel nacional operaciones de cultivo de seda de araña altamente rentables?
Es demasiado pronto para saberlo pero si los gusanos de seda de araña no funcionan, Lewis todavía tiene varias otras cartas para jugar. En el camino desde el laboratorio de la USU donde se encuentra el vivero de gusanos de seda, hay una instalación segura que alberga un pequeño rebaño de cabras que llevan genes de seda de araña en la leche. No lejos de allí hay un exuberante campo de alfalfa, cuyas pequeñas hojas de forma ovalada también contienen un poco de ADN arácnido. Hay otro laboratorio en el campus donde fermentan tinas de E. coli, impregnados con los mismos genes de araña (según el Dr. Lewis, Las aprobaciones de la FDA para las bacterias transgénicas son un paseo por el parque en comparación con las plantas y los animales).
Las aplicaciones basadas en fibra, como los chalecos antibalas y los paracaídas militares, no son factibles con las proteínas de seda de araña que Lewis extrae de la leche de cabra. heno de alfalfa y E. coli, pero muchos de los otros productos médicos e industriales propuestos sí lo son. En el caso de que uno de los proyectos de seda de araña de Lewis avance a la comercialización, será una mina de oro para las empresas que adquieran los derechos de licencia. Los beneficios para los agricultores, la cadena alimentaria o los ecosistemas son menos claros.
