在1709年，法國蒙彼利埃法庭院長Fran?ois Xavier Bon de Saint Hilaire先生向路易十四贈送了一雙銀色的蜘蛛絲長襪，它是由數(shù)百個精心收集的卵囊編織的。“現(xiàn)在唯一的困難在于采購足夠數(shù)量的‘蜘蛛卵袋’來做大量的工作。”Bon在第二年給英國皇家學會的一封信中寫道。三個多世紀以后，這個難以克服的困難已經(jīng)得到解決，并且非王室的人第一次有機會購買蜘蛛絲服裝——一個深藍綠色的領帶，由位于灣區(qū)的一個生物科技公司Bolt Threads生產(chǎn)，限量50個。
當然，蜘蛛自古以來都是為了它們自己的目的而生產(chǎn)蜘蛛絲。據(jù)《蜘蛛的私生活》的作者Paul Hillyard所述，最早的證據(jù)來自紐約州的有著三百八十萬年歷史的泥盆紀頁巖，在那里，古生物學家發(fā)現(xiàn)了已經(jīng)石化了的蜘蛛的臀部——一種具有二十個閘口的蛛形綱動物的蓮蓬頭，古老的蜘蛛通過它們將蜘蛛絲拉出，然后將這些蜘蛛絲組合成單個線。
從那時起，蜘蛛型已經(jīng)進化成了七種不同的高度分化的絲腺。雄性蟹蛛在交配前會制造葡萄狀腺絲綁住它們的雌性蟹蛛；雌蜘蛛會編織卵形管狀卵囊；而活板門蜘蛛會生成特殊的粘性的蜘蛛絲球，用于構建層狀地層和蜘蛛絲的重型回轉門。不過，最萬能的類型還是壺腹狀或體后避敵絲，蜘蛛用它們來沿繩下降和構建蜘蛛網(wǎng)。綜合起來，這些不同種類的蜘蛛絲可以被運用到似乎無限種類的形式中：蜘蛛絲潛水鐘、蜘蛛絲遮陽傘，甚至蜘蛛絲迷彩服。（Hillyard注意到，“一片小的、看起來雜亂無章的白色蜘蛛絲”出人意料地像一塊鳥糞。）
人類對蜘蛛絲的利用落后于蛛形綱動物自己的獨創(chuàng)性。據(jù)說，古希臘人使用卵囊來包扎傷口，而新幾內(nèi)亞漁民們則知道將結網(wǎng)性蜘蛛結的網(wǎng)編織成漁網(wǎng)。然而在服裝方面，家蠶結的不牢固的網(wǎng)占據(jù)了主宰地位。Bon將此歸因于人類對“如此卑鄙的昆蟲”的偏見，但更實際的原因是蜘蛛已被證明對馴化有抵抗力。“在房間里飼養(yǎng)年幼的蜘蛛，”Bon著重提到，總會以一種方式收尾：它們互相搏斗并吃掉對方。這很可惜，因為蜘蛛絲是一種神奇的材料。
蜘蛛絲非常堅韌，比鋼鐵還要堅固，并且比凱夫拉爾纖維還耐撕裂。雖然人類可以相對容易地穿過蜘蛛網(wǎng)，這是因為每條線的直徑只有千分之三毫米。如果將其擴展到超過一毫米，估計一張蜘蛛網(wǎng)可以像捕捉蒼蠅一樣捕捉住一架直升飛機。蜘蛛絲同樣還非常有彈性并且輕巧；一些蜘蛛絲在斷裂前可以拉伸到長達原長度的五倍，并且長度足以繞地球一圈的蜘蛛絲的重量只有超過一磅。蜘蛛還是優(yōu)秀的化學家，常常使它們的蜘蛛絲變得防水且具有抑菌特性。
在這種誘惑下，有少數(shù)迷戀于蜘蛛絲的創(chuàng)業(yè)者們幾年來都試圖追上Bon的腳步——并且在沒有失敗的情況下，遇到了同樣的規(guī)模問題。南北戰(zhàn)爭的外科醫(yī)生Burt Green Wilder，他因在所有人之前使用術語“神經(jīng)元”并且收集腌制的大腦而被人熟知。他報告說，當他在南卡羅來納州的Folly Island上與一個由非洲裔美國人組成的第五十四馬薩諸塞州志愿步兵團一起服役時，從一個大型圓蜘蛛中提取出了一百五十碼的金線。受到啟發(fā)的Wilder繼續(xù)設計出了一個非常微小的去絲機：有一塊鉸鏈木板將蜘蛛的頭部和腿部固定在一側，將其腹部固定在另一側，手搖捲軸將蜘蛛絲拉出。這是一個聰明的裝置，但是Wilder后來得出結論，編織一只蜘蛛絲連衣裙需要五千只動物的原料。一個多世紀以后，科學并沒有得到太多的發(fā)展。在1982年，北卡羅來納州立大學的研究人員仍在發(fā)表論文，描述“強制蜘蛛吐絲的裝置和技術”——本質(zhì)上來說是Wilder發(fā)明的裝置的升級版，能夠一次容納數(shù)十只蜘蛛。
然后是九十年代的基因革命，可以通過DNA賦予更多溫順的物種來制造蜘蛛絲。不再需要一個圓蛛的乳制場和農(nóng)場；轉基因大腸桿菌、酵母菌、煙草植物、甚至山羊都可以制造蜘蛛絲。（生物科技公司在山羊牛奶中飼養(yǎng)它們生產(chǎn)蜘蛛絲失敗后，國防部資助的Biosteel山羊的遺骸目前被存放在猶他州立大學內(nèi)。）
根據(jù)Bolt的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Dan Widmaier所述，問題在于，即使把活的蜘蛛從這個方程式中移走了，這個過程仍然存在。該公司選擇在不銹鋼罐內(nèi)使用水和糖進行發(fā)酵后生成的啤酒酵母制作蜘蛛絲——一個相當簡單的裝置。但是編碼蜘蛛絲所生成的基因序列幾乎完全由DNA的四個分子中的兩個所構成，這意味著它們是高度重復的并且易被破壞。Widmaier說，修補這些序列以使酵母表達不同的絲蛋白的過程是“痛苦的”;據(jù)他估算，自2009年成立以來，Bolt已經(jīng)使用了四千多種配方。“然后，一旦你完成了發(fā)酵，并且蟲子已經(jīng)制成了所有這些漂亮的蛋白質(zhì)，那么你的下一個問題就是如何將它們以一種高品質(zhì)、純凈的流體的形式用作你的紡織原料。”他說道。換句話說，這種酵母不得不被分解出來，所以Widmaier和他的同事們不用再被迫地去分離每一個細胞。
將絲蛋白從Bolt的發(fā)酵罐中的含糖酵母水分離后，將其純化成粉末。“它看起來就像一個你從GNC(健安喜，營養(yǎng)食品公司）買來晃動你的肌肉的東西。”然后將粉末與溶劑混合，直到其承受橡膠粘合劑的粘度：所得到的泡沫稱為紡絲原液，并且可以通過模具擠出以產(chǎn)生纖維。（從本質(zhì)上來說，蜘蛛依賴于推拉機制將其自旋涂料轉化為螺紋：血壓的突然下降迫使粘性絲蛋白從其腹部的淋浴頭狀噴嘴中噴出來，然后蜘蛛使用其腿部和體重的力量將這些小球牽引成蜘蛛絲。）“在旋轉中，有很多繁瑣的、普通的事情出了問題。”Widmaier說道。任何蛋白質(zhì)純度、粘度、pH以及溫度的微小調(diào)整都能夠將紡絲原液轉化成粘稠的混合物，從而形成小珠子，而不是絲線或堵塞。因此，Widmaier的驕傲在于他生產(chǎn)了五十條領帶，每條領帶都相當于拉了九十公里的蜘蛛絲。
Bolt Threads和猶他州Biosteel山羊背后的破產(chǎn)公司在追求基因工程的蜘蛛絲的路上并不孤單。
去年，一家名為Spiber的日本公司使用大腸桿菌為The North Face制作了一次性的大衣，而Adidas與德國生物材料公司AMSilk合作，制造了蜘蛛絲運動鞋。但是，是Bolt贏得了這個制造商業(yè)產(chǎn)品的競爭，即使其生產(chǎn)的數(shù)量是如此之小，以至于公司通過隨機搖號來選擇買家。目前，這些領帶沒有鋼鐵堅固，它們防彈、防水且彈性非常強——Widmaier建議精心打理它們——但是，回到實驗室里，他表示，公司正在和Patagonia公司合作開發(fā)更多野心勃勃的產(chǎn)品。公司也正在努力提高其對環(huán)境的影響。相比于任何其他行業(yè)，紡織工業(yè)會生產(chǎn)出污染最嚴重的廢水，主要是由于合成染料的原因，所以Bolt正在研制一種可以排出顏色和蜘蛛絲的酵母菌株。而從長遠來看，Widmaier說，他的目標是讓酵母菌脫離玉米糖，它是一種可以被人類食用的作物，以及從廢紙、鋸屑和污水污泥中生成的纖維素基糖。仿生纖維已經(jīng)在行業(yè)的上一次重大飛躍中提供了重要的環(huán)境優(yōu)勢——以石油化工為基礎的織物，如尼龍和氨綸。
該公司所做的不僅已經(jīng)超越了領帶，還超越了絲綢。“從某種程度上來說，這是一個研究所研究的殘存物，稱之為蜘蛛絲。”Widmaier說道，“考慮了所有的情況之后，我們正在制作蛋白質(zhì)纖維，它們具有橫截面、紋理和屬性，這使它們摸起來就像是幾乎任何你想要的東西——羊毛、尼龍或者一個全新的東西。”在未來，生物絲綢可能會以軍用裝甲和藥品包裝的形式出現(xiàn)，但是Widmaier自己的夢想?yún)s很簡單：生產(chǎn)出更好、更耐用、更舒適的長袖毛衣。“我知道這不是一個太空升降艙，”他說道，“但是這是一件真正能讓我感到興奮的事情。”
