華美珍貴的絲綢背后需要蠶寶寶付出多少努力?

 

提到家蠶,你會想到什么?是心靈手巧的嫘祖、精美華貴的絲綢、源遠流長的絲綢之路、還是那爛熟于心的詩句——春蠶到死絲方盡?但是又有多少人會想起白乎乎、肉嘟嘟的蠶寶寶?

那今天就讓我們走近家蠶,一起來領略下它們成長、吐絲的神奇過程吧~

 

+ 吾 家 有 蠶 初 長 成 +

 

 

放蕩不羈愛吐絲的家蠶 Bombyx mori 是鱗翅目蠶蛾科的昆蟲,它們從卵中孵化出來大約需要 7~10 天時間。

 

來源:puremysore.wordpress.com

 

剛出生的蠶寶寶非常弱小,像極了黑黑的螞蟻,因而被稱為蟻蠶。這時候,蠶寶寶們的“牙齒”還不堅硬(口器未發育完全),最好用鮮嫩的桑葉來喂養。

 

來源:張Qiaoling

 

如果食物充足,連續進食約 3 天,蠶寶寶們將開始蟲生第一次“絕食”(休眠)。別擔心,它們可不是生你的氣,而是在養精蓄銳,完成人生第一次隆重“換衣”——蛻皮,之后便進入 2 齡。

 

 

? Joanna Rose Tidey

 

蠶寶寶 2 齡約比 1 齡時體長長了一倍多,“皮膚”會變得稍白些,“牙齒”也更堅硬,這時可以給它們喂些稍老的桑葉。如果桑葉過嫩,反而可能會影響蠶寶寶的健康成長。

之后,每進食 3~4 天,蠶寶寶便進行一次絕食,完成一次蛻皮,身體也長大好幾倍。

 

? Joanna Rose Tidey

 

大多數蠶寶寶一生需經歷 4 次蛻皮,最終成長為 5 齡蠶(熟蠶)。5 齡蠶會變身“大胃王”,約可吃下一生桑葉量的 85% 以上,相應地,體重可比剛出生時重達萬倍。

 

胖乎乎的蠶寶寶 來源:www.todayifoundout.com

 

5 齡蠶寶寶“酒足飯飽”后,便會竭盡所能排盡腸道內的食物殘渣,為吐絲、結繭做準備。

 

 

+ 蠶 絲 從 哪 里 來?+

 

 

家蠶的神奇之處就在于它們有“點石成金”的本領,吃進去的是桑葉,吐出來的卻是絲綢,哦漏,是蠶絲!

 

來源:cen.acs.org

 

那么,問題來了,蠶絲是從哪里來的呢?

 

 

 

其實,蠶絲主要由絲素和絲膠兩種蛋白質組成,它們都是在絲腺中合成。在被吐出來之前,蠶絲會以液體形式貯存在絲腺腺腔中。

 

絲素蛋白和絲膠蛋白 來源:www.textiletoday.com.bd

 

待時機成熟,液狀絲在壓力的作用下慢慢流向吐絲管,在吐絲管中完成結晶、纖維化,最后經口吐出,形成纖維狀的蠶絲。

 

來源:amazingsilkworms.blogspot.com

 

如果我們把蠶絲攔腰切開,則會看到最中心的是絲素,向外依次是幾層絲膠,最后是色素、蠟質等其它物質。這種一層包一層的結構,小伙伴們可以自行想象成鉛筆的橫切面。

 

 

絲素蛋白是由 18 種氨基酸構成,其中甘氨酸、丙氨酸和絲氨酸最多。這些氨基酸,約有 70% 直接來自蠶寶寶取食的桑葉,僅有約 30% 來自蠶寶寶的組織蛋白和血液蛋白。

 

? Daniel Nicodemo

 

由于蠶絲成分中 80% 以上都是蛋白質,所以具有較高的拉伸強度和彈性。但是,在自然條件下,蠶絲的強度、剛度和斷裂伸長率均不如蜘蛛絲。

 

來源:en.wikipedia.org

 

蛛絲是目前已知的強度最高的生物材料。不過,蜘蛛不能像家蠶那樣被大規模養殖。

 

 

因此,為實現蛛絲的高效生產,一些科學家利用轉基因技術將蜘蛛的基因轉入家蠶,這樣它們便可以吐出具有超高韌性的蜘蛛絲。

 

來源:www.the-scientist.com

 

也許,在不久的將來,我們可以借助“蠶蛛絲”像蜘蛛俠那樣攀巖走壁呢~

 

 

 

+ 蠶 絲 如 何 吐 出 來 ?+

 

 

家蠶吐絲這一行為的啟動受神經系統的控制。如果熟蠶的神經體系統發生損傷,將無法吐絲,累積的絲液充滿腺腔,導致熟蠶氨基酸中毒。

 

 

 

蠶寶寶在吐絲時,首先將吐出的少量蠶絲借助絲膠粘在一個附著點上,然后蠶寶寶的頭開始前前后后、左左右右地來回甩動(呈8、V、?字型)。

 

來源:見水印

 

就這樣源源不斷地抽出蠶絲纖維,沒日沒夜地努力奮斗 2~4 天后,一個個或橢圓形、或圓筒形、或束腰形的蠶繭才算基本成型。

 

 

蠶繭由一整根絲組成,絲長一般為 700~900 m

天然蠶絲多呈白色或黃色,但是為什么我們見到的絲綢大部分都五顏六色呢?這其實得益于后期染色。

 

 

而且隨著生物技術的發展,科學家已經通過基因重組、定向選擇等方式選育出可吐出紅、黃、綠、粉、桔等顏色斑斕的蠶絲,但是產量較低。

 

 

 

西南大學向仲懷院士帶領的研究團隊建立了我國第一個家蠶基因庫,也是國際上最大的家蠶基因庫,為人們改造蠶絲質量帶來了曙光。

中國農業科學院蠶業研究所的研究人員也為優良蠶種的培育做出了巨大的貢獻。

浙江大學陳玉銀教授團隊研制出全國首個實用型彩色繭絲品種“金秋×初日”,具有易養、高產、優質、抗逆性強等優點,正逐步實現量產。

 

“金秋×初日”品種的金黃繭  來源:浙大新聞辦

 

+ 吐完絲之后,蠶去哪了?+

 

雖說,古詩告訴我們“春蠶到死”才“絲方盡”,但其實,吐絲作繭只是家蠶生命中的一個必經階段。

 

 

破繭而出的它們還有更重要的使命要完成,那就是交配生寶寶。雌蛾尾部會發出一種氣味引誘雄蛾前來交配,交配后雄蛾會死亡,雌蛾花費一個晚上的時間產下約幾百枚蠶卵,之后也會死去。

 

來源:laceandmoons.tumblr.com

 

而這些辛辛苦苦產下的蠶卵便沿著“父母”的老路,開始新的輪回。

 

來源:500px.com

 

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參考文獻

1 蔣猷龍,家蠶的生活和習性,農業出版社,1980年11月第1版.

2 Omenetto F G , Kaplan D L . New Opportunities for anAncient Material[J]. Science, 2010, 329(5991):528-531.

3 鐘伯雄, 尤征英, 葉露鵬, 等. 利用家蠶絲腺生物反應器合成分泌黑寡婦蜘蛛牽引絲蛋白1的方法, CN 105400815 A[P]. 2016.

4 水澤久成, 徐克莊. 家蠶的營繭運動[J]. 蠶桑通報, 1980(1).

5 Teulé F, Miao Y G , Sohn B H , et al. Silkwormstransformed with chimeric silkworm/spider silk genes spin composite silk fiberswith improved mechanical properties.[J]. Proceedings of the National Academy ofSciences of the United States of America, 2012, 109(3):923-928.

6 陳玉銀, 黃世榮, 李曉童,等. 家蠶天然黃色繭新品種”金秋×初日”的選育[J]. 蠶桑通報, 2017, 48(3):23-27.


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本期小編:桃花島主

摘自: 張Qiaoling 人呆手戶

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