Kisah ini telah diceritakan dalam ribuan komik Marvel, ratusan serial kartun, dan beberapa blockbuster box-office tentang Spider-Man dan eksploitasinya. Hanya game tentang pahlawan yang dibuat setidaknya lima puluh, dan yang terbaru pemutaran perdana game "Spider-Man" dari studio Insomniac Games, diterbitkan oleh Sony, yang menunjukkan kepada pemirsa kehidupan Spider-Man dan Peter Parker sendiri.
Marvel Universe didasarkan pada pertunjukan fantasi. Di dunia fantasi, hukum fisika kita tidak serta merta berlaku, sehingga kemampuan Spider-Man tidak memerlukan bukti ilmiah, meskipun mereka didasarkan pada sains dan merupakan versi fakta ilmiah nyata yang dibesar-besarkan. Menurut cerita, Peter Parker memperoleh kekuatannya melalui racun laba-laba yang terkena radiasi. Mereka menganugerahinya dengan kelincahan dan kecepatan manusia super, reaksi dan kekuatan, dan seiring waktu mengarah pada pengembangan kemampuan yang bahkan lebih mengesankan, termasuk penglihatan malam hari dan aroma yang luar biasa.
Kekuatan polimer
Keuntungan utama Spider-Man, tidak diragukan lagi, adalah kemampuannya untuk melepaskan benang-benang jaring laba-laba yang lengket dan sangat tahan lama. Jika kita mengabaikan hambatan udara dan menganggap "tembakan" hanya vertikal, maka kita dapat memperkirakan kecepatan benang laba-laba: v = (2gh), yaitu, v = (2 * 9,8 m / s2 * 100 m) = 44 m / s, atau sekitar 160 km / jam. Dan meskipun ini bahkan kurang dari kecepatan peluru atau setidaknya suara, energi yang dibutuhkan untuk ini tidak bisa gagal untuk mengesankan. Sulit membayangkan bagaimana tubuh bisa memperolehnya tanpa sumber buatan tambahan.
Tetapi kekuatan benang Spider-Man cukup "ilmiah": jaring laba-laba adalah salah satu polimer terkuat di planet ini. Kekuatan tariknya sekitar 1000 MPa, dan pada ulir rangka laba-laba Araneus diadematus mencapai 2700 MPa. Indikator seperti itu melampaui kekuatan kualitas terbaik dari baja karbon tinggi. Oleh karena itu, sudah ada kabel Spider-Man 3 mm (dengan kekuatan 1000 MPa) yang mampu menahan beban lebih dari 7000 N dan mengatasi beban seberat hingga 720 kg - atau dengan berat orang normal bahkan dengan akselerasi yang kuat saat jatuh.
Jaring laba-laba disekresikan oleh kelenjar khusus di bagian belakang perut, dan hewan yang sama mungkin memiliki beberapa jenis kelenjar yang membuat jaring dengan sifat berbeda. Tetapi bagaimanapun juga, dalam hal komposisi kimianya, ini adalah protein khusus, sangat mirip dengan protein sutra. Rantainya kaya akan glisin (asam amino terkecil, memberikan kelenturan pada untaian polimer) dan serin (satu-satunya asam amino pada organisme hidup yang mengandung belerang, yang mampu membentuk ikatan tambahan yang memperkuat bentuk protein). Dan setiap bagian protein mengandung sejumlah besar asam amino ketiga, alanin.
Video promosi:
Tampaknya, mengapa kita membutuhkan semua detail ini? Namun, merekalah yang menciptakan mikrostruktur khusus protein jaring laba-laba-spidroins: daerah alanin membentuk daerah kristal padat, dan daerah glisin - ikatan elastis amorf di antara mereka. Mengering di udara, seluruh struktur mengeras dan membentuk benang tempat laba-laba menjalin bagian-bagian jaringnya. Proses ini sulit, namun sintesis web bahkan lebih sulit. Laba-laba menghabiskan begitu banyak sumber daya untuk produksi spidroins sehingga mereka sering memakan benang tua dan benang rusak untuk digunakan kembali.
Jaring alien
Upaya untuk "menjinakkan" web dan memasukkannya ke laboratorium, dan kemudian dalam skala industri, tidak berhenti selama beberapa dekade. Selama waktu ini, dimungkinkan untuk mengidentifikasi dan mengisolasi gen spidroin dari laba-laba dan mentransfernya ke organisme lain, jadi hari ini dimungkinkan untuk mengekstrak polimer protein tidak hanya dari ulat sutera atau laba-laba yang ditanam secara khusus, tetapi juga dari bakteri E. coli, tanaman tembakau dan kentang yang dimodifikasi secara genetik, dan bahkan dari … susu kambing merupakan hewan yang membawa gen protein laba-laba. Masalah teknis utama di bidang ini sebenarnya adalah menenun benang dari sumber daya yang berharga ini.
Laba-laba menggunakan sistem kelenjar jaring laba-laba yang sangat kompleks: tidak seperti susu yang sama, dari kuku dan rambut, bahan ini membutuhkan proses sintesis perhiasan yang rumit dan bahkan. Spidroin harus dilepaskan pada kecepatan rendah yang ditentukan secara ketat dan terjalin pada saat tertentu, berada dalam tahap pengerasan yang diperlukan. Oleh karena itu, kelenjar beberapa laba-laba sangat kompleks, berisi beberapa reservoir terpisah untuk "pematangan" jaringan dan pembentukannya secara berurutan. Sulit membayangkan bagaimana Spider-Man bisa menenunnya dengan kecepatan 150 km / jam. Tetapi hanya untuk mensintesis spidroin manusia masa depan akan cukup mampu.
Tidak, tidak ada gen seperti yang ditularkan melalui gigitan, baik itu hewan biasa atau bahkan laba-laba radioaktif. Bahkan radiasi "yang diinduksi" itu sendiri, yang dapat bertahan dalam gigitan laba-laba yang selamat dari radiasi keras, tidak mungkin dapat mencapai tingkat yang serius bagi kita - kecuali racunnya terdiri dari plutonium murni. Dan "enzim mutagenik" tidak akan memberi Peter Parker kekuatan super yang diperlukan. Sejauh yang kita tahu, orang-orang seperti itu tidak ada di alam: sebaliknya, tubuh kita terus-menerus berperang melawan mutasi acak, dan seluruh pasukan protein terus-menerus sibuk "memperbaiki" DNA yang rusak. Penindasan kerja protein ini meningkatkan tingkat mutasi - tetapi dalam kasus ini, Peter Parker, kemungkinan besar, akan mati begitu saja karena salah satu kanker, yang penuh dengan mutasi acak.
Hampir tidak mungkin mendapatkan gen protein spidroin yang kita butuhkan dengan satu gigitan. Untuk melakukan ini, fragmen DNA tertentu tidak hanya harus masuk ke dalam tubuh, tetapi juga menghindari serangan sistem kekebalan, saat menembus membran sel, kemudian membran inti - dan, akhirnya, berintegrasi ke dalam wilayah aktif beberapa kromosom. Sulit membayangkan bahwa ini terjadi secara tidak sengaja - virus telah mengasah keterampilan sederhana ini selama miliaran tahun dan generasi yang tak terhitung jumlahnya. Oleh karena itu, viruslah yang dapat memberikan harapan bahwa suatu hari ilmu pengetahuan akan mengubah sukarelawan Parker menjadi seperti Spider-Man sungguhan.
Energi dan nanoteknologi
Memang, pada 2010, ketika diperoleh kambing yang menghasilkan susu dengan protein jaring laba-laba, para ilmuwan menggunakan virus yang dimodifikasi untuk mentransfer gen. Tidak dapat merusak sel, mereka tetap mempertahankan kemampuan untuk melekat padanya dan mengirimkan analog buatan dari gen spidroin di dalamnya. Omong-omong, polimer yang diperoleh dengan cara ini dapat dianyam menjadi bahan yang sangat tahan lama, yang dipromosikan Nexia Biotechnologies di bawah merek dagang BioSteel, tetapi proses produksinya tidak pernah dibawa ke biaya dan skala yang dapat dibenarkan secara ekonomi, jadi hari ini perusahaan tersebut telah bangkrut. Tapi kami teralihkan.
Fragmen DNA yang diperlukan untuk sintesis spidroin dimasukkan ke dalam kambing pada tahap embrio uniseluler. Selanjutnya, gen ini ditemukan di semua sel anak dari organisme yang terbentuk, meskipun para ilmuwan mengintegrasikannya ke dalam bagian genom yang hanya aktif dalam sel yang terlibat dalam sintesis ASI. Jika kita ingin mengubah Peter Parker menjadi Spider-Man, itu akan lebih sulit. Pertama, gen target harus muncul dalam kromosom organisme dewasa, sekaligus dalam banyak sel yang terbentuk di area kulit tertentu, dan di mana-mana berintegrasi ke area yang diinginkan.
Secara teori, teknologi terbaru, yang sekarang sedang melalui berbagai tahap studi dan uji laboratorium, dapat memungkinkan hal ini, ditambah beberapa gagasan yang tetap menjadi masalah di masa depan yang lebih jauh. Secara khusus, metode CRISPR / Cas yang ditingkatkan menjanjikan integrasi gen yang tepat ke dalam wilayah kromosom yang diinginkan. Ia menggunakan satu set khusus enzim bakteri dan RNA untuk memotong untai DNA di lokasi tertentu. Enzim sel sendiri segera bergegas untuk memperbaiki kerusakan buatan ini dan menggunakan "tambalan" pertama yang muncul - biasanya sebuah fragmen dari gen yang perlu diperkenalkan oleh manusia bersama dengan protein Cas.
Retrovirus dapat menyediakan transportasi untuk pengiriman seluruh rangkaian molekul, seperti yang dilakukan pada kambing. Dan teknologi nano akan memungkinkan untuk melengkapi cangkang partikel virus dengan elemen, misalnya, bereaksi terhadap medan magnet, untuk mengaktifkan modifikasi gen secara ketat di sel yang diperlukan dari Peter Parker dewasa. Lebih sulit membayangkan bagaimana dari sel-sel kulitnya dan, rupanya, dari kelenjar keringat dan sebaceous, adalah mungkin untuk mendapatkan kelenjar arachnoid, yang tersusun jauh lebih rumit dan bekerja secara berbeda. Tapi metabolisme tetap menjadi masalah utama.
Seperti penerbangan burung, bisa ular, atau otak manusia, sarang laba-laba adalah adaptasi yang sangat kompleks, sebuah mahakarya evolusi sejati yang telah memastikan keberhasilan sekelompok besar hewan. Tapi otak, dan penerbangan, dan sintesis racun dan jaring laba-laba adalah adaptasi yang sangat mahal bagi tubuh. Percobaan dengan kerabat ular berbisa Australia telah menunjukkan bahwa setelah digigit, mereka harus meningkatkan tingkat metabolisme mereka hampir 70% untuk secara bertahap memulihkan pasokan racun protein. Berapa peningkatan metabolisme seseorang agar dia bisa membuat tali jaring setebal ratusan meter? Berapa banyak makanan yang dia butuhkan dan seberapa tinggi kalorinya? Tampaknya semua alasan ini mengakhiri impian kita tentang Spider-Man yang sebenarnya.
Alih-alih kata penutup
Sekalipun kita hanya ingin mendapatkan orang yang dapat mensintesis jaring laba-laba sedikit demi sedikit, menambahkan gen spidroin ke Peter Parker tidak akan cukup. Pernyataan yang sama juga benar dalam kasus kami. Kita harus menumbuhkan kelenjar laba-laba di dalam dirinya, memberinya peningkatan metabolisme, yang akan memberinya kecepatan, kelincahan, dan keseimbangan tambahan - serta energi untuk sintesis jaring. Kecil kemungkinannya hal ini mungkin dilakukan dalam kerangka tubuh kita, dan kecil kemungkinannya eksperimen semacam itu akan pernah dilakukan. Tetapi kekuatan polimer jaring laba-laba itu sendiri cepat atau lambat akan datang ke layanan kami, dan kami akan mendapatkan bahan baru yang menakjubkan untuk tugas berat dan pakaian ringan, kabel, untuk obat-obatan dan optik canggih. Mungkin, produk seperti itu tidak akan terlihat mengesankan seperti Spider-Man yang fantastis, tetapi mungkin juga akan menyelamatkan nyawa.
