இரும்பை விட வலிமையான வலையைப் பின்னும் அதிசய சிலந்தி!

0
109

சிலந்தி என்றதும் அவை உருவாக்கும் சிலந்தி வலை தான் நம் நினைவுக்கு வரும். சிலந்திகள் “சிலந்தி பட்டு” (Spider Silk) என்ற புரத இழையைக் கொண்டு தான் சிலந்தி வலைகளை உருவாக்குகின்றன. சில வகை சிலந்திகள் வெளியேற்றும் இந்த சிலந்திப்பட்டு நூல் நாம் எண்ணுவது போல் இல்லாமல் மிகவும் கடினத்தன்மையுடன் அழிக்க முடியாதபடி இருக்கும். ஆம். கிட்டத்தட்ட ஸ்பைடர்மேன் படத்தில் பார்ப்பது போலத்தான். இயற்கையில் குறைந்த அளவே கிடைக்கும் இந்த அரிதான வலிமையான சிலந்திப்பட்டை பாக்டீரியாக்களின் மரபணுக்களை மாற்றுவதன் மூலம் உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்று விஞ்ஞானிகள் நிரூபித்துள்ளனர்!!!

டிராக்லைன் சிலந்திப்பட்டு ஸ்டீலை விட  ஐந்து மடங்கு வலிமையானது!!!

சிலந்திப்பட்டு

சிலந்தி வலைக்கான முக்கிய பொருளான இந்த சிலந்திப்பட்டு சிலந்தியின் அடிவயிற்றில் இருந்து மிக சிறிய துவாரங்கள் மூலம் தான் வெளியே வருகிறது. வெளிவரும் போது திரவ நிலையில் இருக்கும் அது காற்று பட்டதும் இறுகி திடமாக மாறிவிடுகிறது. பசையுள்ள இந்த வலையில் பறந்து வரும் பூச்சிகள் சிக்கிக்கொள்ளும் போது சிலந்திகள் எளிதாக அவற்றை உண்ணுகின்றன.

Very strong Spider silkCredit: Elite readers

சிலந்திப்பட்டில் பலவகை உண்டு என்றாலும் உள்ளதிலேயே  மிகவும் வலிமையானது ஆர்ப் வீவர் (Orb-Weaver)  என்ற வகை சிலந்திகள் உருவாக்கும் டிராக்லைன் (dragline) என்ற சிலந்திப்பட்டு தான். இந்த சிலந்திப்பட்டு எடைக்கு எடை ஸ்டீலை விட  ஐந்து மடங்கு வலிமையானது என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். மேலும், இந்த சிலந்திப் பட்டின் கடினத்தன்மையும் நீளும் தன்மையும் கூட மிக மிக அதிகம்.

பயன்கள்

இதன் அதீத வலிமையால் இவற்றைக்கொண்டு எடை குறைவான குண்டு துளைக்காத கவசங்கள், அறுவை சிகிச்சையின் போது போடப்படும் மிக மெல்லிய தையல்கள் மற்றும் அதிக வலிமையுடைய பாதுகாப்பு பெல்ட்கள் என பலவற்றைத் தயாரிக்க முடியும் என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். மேலும் விண்வெளி உடைக்குக் கூட பயன்படுத்தவும் திட்டமிட்டுளார்களாம். ஆனால் சில வகை சிலந்திகள் மட்டுமே உருவாக்கும் இவற்றின் அளவு மனித பயன்பாடுகளை கணக்கில் கொள்ளும் போது மிக மிக குறைவு. அதனால் தான் இந்த வகை சிலந்திப்பட்டின் அளவை அதிகரிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல முயற்சிகளை எடுத்தார்கள். ஆனால் அவற்றை அதிக அளவு உருவாக்குவது எப்போதும் கடினமாகவே இருந்து வந்தது.

காரணங்கள்

சிலந்திப்பட்டை அதிக அளவு பெற குறிப்பிட்ட சிலந்திகளை பண்ணையில் வைத்து ஒன்றாக வளர்க்கும் போது அவற்றில் சில சிலந்தி வகைகள் மற்றொன்றை சாப்பிட்டு விடுகின்றன. இதனால் இவற்றை ஒன்றாக வளர்ப்பது சிக்கல் நிறைந்த ஒன்றாக உள்ளது.

Orb WeaverCredit: Animal Corner

அதேபோல சில சோதனைகளில் ஆய்வாளர்கள் இந்த சிலந்திப்பட்டிற்கு காரணமான புரோட்டீனை தாவரங்கள், ஈஸ்ட் ஏன் ஆடுகளில் கூட இணைக்க முயற்சி செய்தனர். ஆனால் அப்படி செய்து கிடைக்கும் பட்டில் இயற்கையான ட்ராக்லைன் சிலந்தி பட்டின் வலிமையும் கடினத்தன்மையும் இல்லை. தொடர்ந்து ஆராய்ச்சி செய்ததில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த சிலந்தி பட்டின் ஒரு தன்மையை கண்டறிந்தனர். அதாவது இந்த பட்டில் உள்ள புரதங்கள் நீண்டதாகவும் , மீண்டும் மீண்டும் தொடரும்   டி.என்.ஏக்களையும் (DNA) கொண்டிருப்பதால் தாவரங்கள் அல்லது ஆடுகளில் அவற்றை இணைக்க முயற்சிக்கும் போது ஒன்று புரதங்கள் நிராகரிக்கப்பட்டன அல்லது அவை  உடைந்துவிடுகின்றன.

இந்த முறையில் ஒரு லிட்டர் பாக்டீரியா வளர்ப்பு மூலமாக இரண்டு கிராம் அளவு சிலந்தி பட்டை உற்பத்தி செய்ய முடிகிறது!!!

தொழில்நுட்பம்

அமெரிக்காவின் வாஷிங்டன் பல்கலைகழக விஞ்ஞானிகள் இந்தப் பிரச்சனைக்கு புது வழியை கண்டுபிடித்துள்ளனர். முதலில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிலந்திப்பட்டுக்கு காரணமான மரபணுவை துல்லியமாக சிறு சிறு துண்டு மரபணுத்தொடர்களாக பிரித்தனர். பின்பு அந்த ஒவ்வொரு துண்டையும் இ – கோலி (E. coli) பாக்டீரியாவின் மரபணு தொகுதியில் ஒருங்கிணைத்தனர். இந்த முறையில் பாக்டீரியா ஜீனால் பட்டின் புரதங்கள் நிராகரிக்கப்படுவது குறைகிறது.

ஒவ்வொரு பாக்டீரியாவும் இந்த மரபணு அறிவுறுத்தல்களுக்கேற்ப பட்டு இழையை உருவாக்கும். மேலும் அவை உடையாமல் இருக்க பாக்டீரிக்களில் பொருத்தப்படும் அந்த மரபணு தொடரின் இடையில்  சில Split inteins எனப்படும் புரத தொடர்களையும் இணைத்துள்ளனர். இந்த Split inteins களால் மற்ற புரதங்களுடன்  இணைய முடியும். மேலும் சரியான புரதத்தை உருவாக்க தன்னை வெட்டி பிரித்துக் கொள்ளவும் முடியும்.

biosynthetic silkCredit: washington university

Intein என்பது புரதத்தில் உள்ள ஒரு பிரிவு. இந்த Intein அதனை புரதத்தில் பிரித்துக்கொண்டு புரதத்தின் மற்ற பகுதிகளை இணைத்துவிடும். சில சமயம் இப்படி பிரிந்து வரும் Intein இரண்டு ஜீன்களைக் கொண்டிருக்கும். அது Split inteins எனப்படும். இவை கிட்டத்தட்ட ஒரு பசை போல செயல்படும்.

முடிவுகள்

இப்படி நுண்ணுயிர் ரீதியாக உருவாக்கப்படும் பட்டு,  இயற்கையாக சிலந்தி உருவாக்கும் இழையை போலவே அதே வலிமையுடனும் உள்ளது. இயற்கையான  டிராக்லைன் பட்டின் கடினத்தன்மை ஒரு கன மீட்டருக்கு 100 மெகாஜூல்கள். அதே சமயம் இப்படி மரபணு மாற்ற முறையில் உருவாக்கப்பட்ட பட்டின் கடினத்தன்மையோ ஒரு கன மீட்டருக்கு 114 மெகாஜூல்கள் என்ற அளவிலும் 18 சதவிகிதம் வரை நீளும் தன்மையுடனும் உள்ளது. இதன் இழுவிசை வலிமையும் இயற்கையான சிலந்திப்பட்டை போலவே 1.03 ஜூல்பாஸ்கல்களாக உள்ளது.

இந்த முறையில் உருவாக்கப்பட்ட இழைகள் கெவ்லாரை (Kevlar) விடவும் வலிமையானவையாக இருக்கின்றன. கெவ்லார் போன்ற செயற்கை இழைகளை தொழிற்சாலைகளில் உற்பத்தி செய்வதற்கு அதிக வெப்பமும் கரிமங்களும் தேவைப்படுகின்றன. ஆனால் இப்படி மரபணு மாற்றம் செய்து சிலந்திப்பட்டை தயாரிப்பதால் மனிதர்களுக்கும் இயற்கைக்கும் எந்த பாதிப்பும் ஏற்படாது.

இந்த முறையில் ஒரு லிட்டர் பாக்டீரியா வளர்ப்பு மூலமாக இரண்டு கிராம் அளவு சிலந்திப்பட்டை உற்பத்தி செய்ய முடிகிறது. உண்மையில் இது மனித பயன்பாட்டிற்கு ஏற்ற அளவு இல்லையென்றாலும் முன்பை விட நல்ல முன்னேற்றமாகவே விஞ்ஞானிகளால் கருதப்படுகிறது.இதனால் வரும் காலத்தில் இன்னும் அதிக அளவை உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்ற நம்பிக்கை எழுந்துள்ளது.