写的AZoM2010年3月1日
与蚕蛾、蝴蝶和蜘蛛一样，石蛾幼虫也会吐丝，但它们是在水下吐丝，而不是在陆地上吐丝。现在，犹他大学的研究人员已经发现了为什么这种苍蝇的丝在湿的时候会很粘，以及它是如何在手术中发挥胶带的作用的。
尽管它和好莱坞的科幻电影《异形》很像，但这里展示的生物是一种石蛾幼虫，被美国西部的飞蝇渔民称为“摇滚”。幼虫建造并携带着自己的水下庇护所，用天然的粘性丝绸丝带将沙砾和岩石缝在一起(照片右后)。但是当把幼虫放在一个装有玻璃珠子而不是沙粒的实验室水族馆里时，幼虫就用它的湿丝把珠子加到它的遮蔽箱(中间)上。犹他大学的生物工程师拉塞尔·斯图尔特希望能制造出一种合成的caddisfly丝，用于外科手术粘合剂。
“丝绸之石蛾的幼虫——西方飞渔民称为“摇滚辊”——有一天可能是有用的作为一个医学一类坚持湿纸巾,”拉塞尔·斯图尔特说,生物工程副教授,一项新研究的主要作者飞丝的化学和结构属性。
“我认为它是一种潮湿的带助剂，也许在外科手术中使用 - 就像使用一块录音带关闭切口，而不是缝合线，”他补充道。“在水下抚摸的东西并不容易。你有没有试图在淋浴时对俱乐部进行援助？这种昆虫一直这样做了1.5亿到2亿年。”
这项由美国国家科学基金会资助的新研究将于本周发表在美国化学学会的《生物大分子欧洲杯线上买球》杂志上。
世界上有成千上万种石蛾属的毛翅目昆虫与鳞翅目昆虫有亲缘关系，其中包括飞蛾和会纺丝的蝴蝶。因为石蝇被鳟鱼吃掉，捕蝇人就用石蝇做诱饵。有些物种在其幼虫阶段在水下发育，并使用粘丝和岩石或沙子在自己周围建造一个一英寸长的管状外壳或庇护所。其他物种则使用丝、小树枝和树叶。
每只幼虫都有一个头和四条腿从试管中伸出来。幼虫的情况通常是圆锥形的，因为它会随着幼虫的生长而变宽。一只石蝇幼虫最终会化蛹，在它发育成成虫然后孵化的过程中封闭管子。
水生煤气和陆地蝴蝶和蛾子从普通的丝绸纺纱祖先散昏，约1.5亿到2亿年前。Caddisflies现在生活在世界各地的水域，从快速溪流到安静的沼泽。
这项新研究称:“石蝇之所以能成功地渗透到各种各样的水生栖息地，很大程度上是因为它们的幼虫创造性地利用水下丝来建造复杂的结构，以保护自己和收集食物。”
Caddisflies落入亚组。Speies Stewart学习的Brachycentrus Echo是其中一个建造他们的案例，然后将其与他们饲料饲料造成食物的阵地之一。一些Caddisfly幼虫是脾脏制造商，它建造了一个固定的圆顶形遮蔽棚，粘在岩石上，用丝网捕捉到了食物。
从海胶到粘飞丝
斯图尔特研究天然粘合剂，包括沙堡蠕虫在潮间带水域产生的胶。它有可能成为修复小骨折的粘合剂。
他对Caddisfly Larva粘合剂丝带对Caddisfly Larva粘合剂丝带感兴趣，他在史密森机构科学家联系后，他向他展示了几个管状的幼虫病例。
“我们通过显微镜看着一个案例，在岩石之间看到这些丝绸支柱，实现这真的很有趣，”他说。“所以我回家了，穿上钓鱼靴，开始徘徊山溪寻找caddisfly幼虫。”
斯图尔特和研究报告的合著者王清轩(Ching Shuen Wang)——他在斯图尔特的实验室工作——研究了盐湖城以南约一小时车程的普罗佛河下游的B. echo类石蝇。生物工程本科学生尼克·阿什顿收集了这些蝇幼虫，并想出了在实验室里让它们存活的方法。
“这些昆虫的多样性令人着迷。他们的粘合剂可以粘在水下的各种表面:软的和硬的，有机的和无机的。如果我们能复制这种粘合剂，它将对各种类型的组织都有用。”
Caddisfly幼虫从称为喷丝头的器官中挤出粘合剂丝带。两条丝腺的产品会聚在那里，因此挤出的粘合剂看起来像一条带有长途接缝的双丝带。幼虫在砂粒，棍棒或叶片周围来回编织这种粘性的滤片，以产生它们占据的管。
Stewart和同事在水族馆的Caddisfly幼虫长大，但用玻璃珠而不是溪流中发现的沙子和岩石。幼虫使用珠子膨胀岩石盒，珠子通过湿丝带从内部粘合在一起。
研究人员分解了一些珠子以获得清洁的丝绸样品。它们使用几种方法分析了丝绸，包括扫描电子显微镜，这表明丝光纤维如何将玻璃珠与遮蔽盒内侧缝合在一起。
“就像在一个盒子里面使用透明胶带一起握住它，”斯图尔特说。“它真的像录像带，而不是其他任何东西 - 一个水下工作的录像带。”
斯图尔特没有研究Caddisfly Silk的实力，而是计划这样做。
“个别的线不是很结实，但它会铺上几十条线。如果我们能复制这种材料并将其制成胶带，粘结强度将显著提高。”
竹荚鱼湿丝的化学与结构
Stewart的研究包括对Caddisfly丝的化学和结构的详细分析，展示了如何与纺织品使用的家蚕甚至蜘蛛网丝，而是使其在水下工作的适应性。
Stewart说他的目标是表征粘合丝纤维“以试图复制它”，因此合成版可以用作外科粘合剂。
他发现，caddisfly丝是由一种名为丝素的大型蛋白质构成的纤维，其中一种名为丝氨酸的氨基酸占丝素中氨基酸的五分之一。
蛾子和蝴蝶的干丝和石蛾的湿丝的关键区别在于石蛾丝中的丝氨酸被“磷酸化”，这意味着在合成丝素蛋白时，磷酸盐被添加到丝氨酸中。
“磷酸盐是众所周知的附着促进剂，用于牙冠或填充物等固定物中，”斯图尔特说。“它们也存在于水性乳胶漆中，磷酸盐增加了这些涂料的附着力。涂料行业最近才发现这一点。caddisys已经这样做了至少1.5亿年了。”
附着在丝氨酸上的磷酸盐带负电荷。蛋白质中的其他氨基酸是带正电荷的。斯图尔特发现这是在水下制作丝绸的一个关键因素。蛋白质链——每条链上都有交替的正负电荷区域——平行排列，正负电荷相互吸引。
斯图尔特说:“想象一下，这些蛋白质链并排排列，但交错排列，这样正号和负号就会排列在一起，然后形成丝纤维，一根纤维中有许许多多这样的蛋白质链。”“你不能用它来做衬衫，但你可以做湿创可贴。”
斯图尔特发现了一个关于湿丝绸是如何制作的违反直觉的发现。“由于电荷的关系，这些组成蚕丝的丝素蛋白是水溶性的。讽刺的是——这是我们目前的假设——这些正电荷或负电荷的结合使得它们不溶于水。这就是在水下制作丝绸纤维的方法。”
与其他三种石蝇的氨基酸进行比较发现，它们有很大的相似性，这表明其他石蝇也使用磷酸化在水下纺丝。
斯图尔特说，caddisfly蚕丝和沙堡蠕虫胶很相似:它们的蛋白质被严重磷酸化，并含有大量带正电荷的氨基酸。
他说，现在已经在四个博物系中发现了水下粘合剂的能力 - 包括Caddisflies，沙堡蠕虫，贻贝和海参。
“他们完全独立地找到了这种水下黏附溶液，”斯图尔特说，这表明这种溶液不断进化，因为它有助于生物生存和繁荣。