絲的誘惑

央視國際 2004年10月14日 16:49

　　如果不是因為絲綢，估計沒有多少人會認識這些可愛的蠶寶寶。它的一生從蠶卵開始，歷經卵、幼蟲、蛹、成蟲四個階段，在不到兩個月的時間便會完成一個生命世代。它會花上一生四分之三的時間來準備吐絲結繭，吐絲又似乎專為人類而作。然而，人類最早對它們的認識，卻不是蠶繭上的絲，而是蠶繭裏面的蠶蛹，這究竟是怎麼回事呢？

　　早在人類馴化以前，它們原本是野生在桑樹上，以吃桑葉為主的害蟲，與如今我們所見的野蠶可算是同祖同宗。我們的祖先在野外採食時，偶然中發現了這些野蠶繭子。起初，他們覺著這些繭子柔軟堅韌，很是好玩，於是，便用鋒利的石頭試探著打開繭子，居然發現了裏面有好吃的東西，這就是蠶蛹。後來，在切割時，他們發現包裹蠶蛹的繭子其實是一種可以被抽出來的絲。經過多次實踐，他們發現蠶絲又細又牢，比麻葛好多了。於是，這種新型的紡織纖維──絲纖維，從此誕生了。

　　採訪衛正國（蘇州大學農業科技學院 博士）：1926年的時候，在山西夏縣考古過程中發現一個切割過的蠶繭，這個蠶繭被切割了，當然切割不是其他目的，當然是找裏面的東西吃了，否則這個切割就沒有意義，在吃的過程中發現絲是可以利用的。從考古來看，我們祖先最遲在5000年前，我們就已經能夠把蠶絲做成絲織品了。

　　黃帝，是新石器時代的部落聯盟首領，也就是在黃帝時期，野蠶被開始馴化家養了。從此，栽桑養蠶成了古代農業的重要生産方式，男耕女織的社會形態也由此誕生。而我們的祖也從不自覺到自覺地完成了向蠶學習的第一步。但是，養上這麼多的蠶，又該如何抽出它們的絲呢？

　　採訪衛正國：古代我們一般都認為是黃帝的妃子嫘祖這樣一個人她帶領人們開始發明繅絲、織綢，這樣一種工藝，是她發明的，所以我們現在祭祀她，以她作為家蠶的祖先。説嫘祖在桑園裏喝茶，水很燙，想涼一會兒，一顆繭子掉進去了，掉進去了，等筷子一撈的時候，就把絲撈出來了，絲就可以連續不斷地可以（被）拉出來。

　　現在，繅絲廠在繅絲時，一般把八個蠶繭的絲並在一起，並且根據客戶的不同需要生産出不同長度的生絲，有的甚至長達幾十萬米，其中卻沒有拼接的痕跡。那麼，蠶絲為何能夠粘在一起，蠶究竟又吐出了怎樣的絲呢？

　　公元前138年，漢武帝派張騫出使西域，張騫帶上了絲綢和其他許多貴重物品，經過中亞細亞，到達了波斯、羅馬，直到地中海領域。從此，通過當時連接歐亞大陸這條最長的商旅要道，把中國的絲綢連同文化一併傳到了西方，後來它被譽為絲綢之路。當西方人穿戴起絲綢做成的衣服時，發現絲綢柔軟舒適、光彩艷麗、極易顯示形體，擁有絲綢甚至成了當時貴族身份的象徵。於是，中國成了他們想象中遙不可及奇妙而又神秘的國度，絲綢也同樣是他們心中難解的神秘之謎。

　　採訪衛正國：絲綢是我們中國一個非常優勢的産業，因為當時只有中國才有，是（有）非常優勢的，好多西方人都不知道，只知道這麼漂亮的絲綢，不知道是怎麼來的，長途販運過去，價格非常之貴，可以達到跟黃金等價的這樣一個東西，當時歐洲人不知道，以為是樹上長的什麼東西，以為是某種樹葉，用木梳刷刷，水裏洗洗就出來了絲綢。實際上根本就不是這麼一回事，當時的一種傳説，大家在猜測，後來慢慢他們也知道可能是蠶吐絲，這樣一種蟲子吐出來的。當然他們也想辦法把它搞過去。

　　為了獲取絲綢，西方人費勁了心思，他們紛紛來到中國，希望得到養蠶真傳，但是多次努力都告失敗。有記載説，直到公元五百多年隋文帝時期，才有兩個教徒把蠶卵偷偷帶進了君士坦丁堡，從此開始了西方種桑養蠶的歷史。然而，善於通過解剖來了解事物的歐洲人，反而先於我們發現了蠶的吐絲秘密。

　　採訪衛正國：從家蠶吐絲的過程當中來看，因為家蠶吐絲，它有一對比較特殊的這樣一個吐絲機構，我們叫做絹絲腺，或者叫做絲腺。它吐出來的絲是兩種成分，一種成分我們叫絲素，是絲的主要成分，這是纖維分子，基本的絲素分子，然後形成絲的主要成分，還有一種就是絲膠，絲膠是一種球形的蛋白，帶有粘性。

　　蠶吐絲的時候，首先在絹絲腺後部分泌絲素分子，向前運輸到中部時，馬上被粘性的絲膠包圍起來，使絲素完全被包在中間。然後繼續向前運輸，絲素和絲膠便狹窄的通道緊緊地擠壓在一起，在到達吐絲孔之前，左右兩股液體還將匯合在一起，一旦從吐絲孔中吐出，遇到空氣馬上硬化成一根繭絲。

　　因此，我們所看到的一根繭絲其實是由兩根絲纖維並列抱合在一起的。每一根單纖維的中心是絲素，外麵包裹的是絲膠。原來，蠶在吐絲的時候，就已經把絲膠準備好了，不僅幫助蠶織出結實的蠶繭，也幫我們順利抽絲。如果我們願意，粘性能夠幫助我們做成任何粗細長短的絲，絲毫不會露出拼接的痕跡。

　　雖然蠶無意中為人類利用它設計了種種方便，但畢竟桑樹和蠶還是有限的。於是，人們寄希望獲得一種人工製造纖維的方法，此時，蠶讓人類找到了的靈感。蠶吐絲的經驗告訴我們，要想獲得纖維，則必須設法讓液態原料從一個小孔中噴出來，並在空氣中固化變成固體纖維。許多人都相信，如果能夠發明人造纖維以代替蠶絲，這將是一件非常了不得的事情，其經濟和社會效益都無法估量。自從19世紀開始，各國科學家都相繼投入到了這一研究領域當中。奇跡在1930年誕生了，美國杜邦公司的工程師卡羅澤斯第一次在實驗室成功合成了實用的人造纖維，他把這種纖維取名為尼龍。1938年，杜邦公司實現了尼龍的工業化生産。

　　採訪衛正國：最早的話，成功的是在上個世紀40年代的時候，美國杜邦公司開發出來，就是替代蠶，替代蠶絲的，做尼龍絲襪，因為最早的尼龍絲襪全部是用蠶絲做的，然後它可以開發出化纖來做。

　　尼龍絲襪發明幾年後，迅速風靡了全世界。成為當時女士們最喜歡的物品。甚至成為丈夫送給妻子，老闆送給職員的最好禮物。從此，人類擺脫了從自然界中獲得纖維的惟一途徑，轉而在化工廠就可以完成了。它甚至被認為是二十世紀最有影響的發明之一。

　　採訪衛正國：從第一次有這樣一種替代蠶絲的纖維出來，以後逐漸到現代，替代蠶絲的，模倣蠶絲所造的纖維越來越多，現在市場上到處都是，包括我們穿的什麼衣服，絕大多數都是一種化纖類的東西。

　　如今，繼尼龍發明以後，我們生活中的化纖産品越來越多，先後出現了錦綸、丙綸、滌綸、維綸、晴綸等等。不僅解決了人類對纖維的供需矛盾，又讓我們把生活裝扮得更加精彩。

　　如果你穿過絲綢的衣服，你會感覺到非常舒適。因為蠶絲與人體皮膚一樣，都是由蛋白質構成的。你還會發現，夏天的時候穿著絲綢的衣服不覺熱，那是因為蠶絲內部有佔總容積25%的空隙，具有吸濕性，一旦出汗，蠶絲纖維就能夠吸收汗液，讓我們感覺很涼爽。而且，絲綢有非常柔和的光澤，就像珍珠上看到的光，很有富貴氣，這其實也是與蠶絲的結構有關的。因為蠶絲外層是絲膠，它是一種球蛋白，表面凹凸不平。所以對光形成了一種漫反射，也就是漫無目的的反射，光被反射得很散，到處可以看到，但不刺眼，反倒顯得很有富貴氣。所以，絲綢一露面，就給大家帶來了非常好的印象。然而，儘管我們能夠模擬蠶絲發明出化學纖維，但是我們還不能實現化工生産出像蠶絲一樣柔軟纖細的纖維，為此，許多科學家仍在做著研究。而此時，還有一種能夠吐絲的昆蟲，也同樣引起了科學家的注意，因為它吐的絲非常堅韌，這在軍事和民用上的用途讓科學家眼睛一亮。那麼，這究竟是怎樣的一種絲？

　　“小小諸葛亮，穩坐中軍帳，擺起八卦陣，單捉飛來將”，打一種動物。這個謎語，也許很多人小時候都猜過，那麼謎底是什麼呢？它就是蜘蛛。夏天，這是農村孩子愛玩的一種遊戲。用蘆葦做成一個框框，粘滿蜘蛛網，用來捕捉蜻蜓等小昆蟲。借用蜘蛛的網，每次都會滿載而歸。然而，在蜘蛛世界裏，這樣的故事每天都在上演。

　　在昆蟲王國裏，蜘蛛是獨行俠，它們極少群居，解決問題多靠單槍匹馬，而它們的武器便是這張充滿了藝術色彩的網。無論這個網是吊床、漏斗還是精緻的圓，蛛網都能給它們立下赫赫戰功。每一種蜘蛛的獵食都充滿著傳奇色彩，所有的都會吐絲，而它們當中多數又都會結網，佈下一件藝術品作為陷阱。一切準備妥當後，它們便守在自己的作品旁邊，耐心地等候那些造訪的不速之客。在捕食時，蛛網多半都不會失敗，這引起了越來越多科學家的關注。

　　採訪潘志娟（蘇州大學材料工程學院 教授）像搞材料、搞生物的這些研究人員對它感興趣，是要到20世紀90年代中後期的時候，從那個時候開始一直到現在為止，蜘蛛絲就受到很多人的關注，然後對它做到了一系列的研究，這個可能也有一個原因，因為就是説，發現它抗衝擊的能力很強，所以最早想到要研究它，就是想用來做防彈衣，防彈頭盔。

　　蜘蛛需要將高速飛行的昆蟲網住並捕獲它，這是對蛛絲性能的最好考驗。當獵物撞到網上以後，相信你同我們一樣，都在擔心獵物在蜘蛛網上拼命掙扎時網會破掉，然而，這種擔心是多餘的，大多時候，蛛網都能保證吸收獵物掙扎時所産生的巨大能量而不發生反彈。這與防彈衣的原理極為相似，因為防彈衣的原理也是要吸收和耗散彈頭的能量。蜘蛛絲理所當然成了製造防彈衣的理想材料。

　　這是漏斗蛛，它的捕食簡直像在表演，利用這張還不夠一毫克重的蛛網，伸伸腿就結束了戰鬥。你想，如果有足夠的蛛絲，我們就可以做成不會破的蛛絲衣服，像普通T恤一樣的防彈背心，甚至用蛛絲來建造房屋，抵抗不可預測的地震。有人曾經做過這樣一個理論推算，如果採用相當於鉛筆粗細的蜘蛛絲來織網，織成的網完全可以攔住一架全速飛行的噴氣式客機。

　　蜘蛛網，也許算得上是用世界上最細的線做成的最為精巧的構造。蛛絲的直徑只有幾微米，但強度是鋼的五倍，彈性是尼龍的兩倍，如今，這種細線結構也逐漸為人們所認識。在高倍電子顯微鏡下，可以看到蛛絲周圍覆蓋著一層膠質液體微滴，每個微滴中包含著一團絲線。如果有獵物撞到網上，微滴中的捲起來的絲團便會迅速放出來捲起獵物，從而消除獵物撞上時帶來的衝力。然而，蜘蛛是怎樣吐出如此堅韌蛛絲的，其中原因仍然是個未解之謎。

　　採訪潘志娟：它吃的東西，它都是吃一些，它首先要吃活的東西，死的東西它是不吃的，它吃的東西，吃的食物都是蛋白質，它和蠶不一樣，蠶都是吃桑葉，吃桑葉以後再利用（桑葉的）氨基酸、蛋白質，現在蜘蛛吃的就是蛋白質。

　　蜘蛛對吃的東西非常講究，它首先吸食的是獵物的體液。如果不立即食用，它只會麻醉而不殺死獵物，饑餓時才會過來飽餐一頓，也許這種方式能夠保證絲質原料的質量。

　　坐落在蘇州古城的蘇州大學材料工程學院，潘志娟教授的課題組正在解剖大腹圓蛛，這是我國南方常見的結圓網蜘蛛，這樣的解剖能夠幫助我們了解掌管蜘蛛吐絲的機構。原來，大腹圓蛛共有七個腺體，能夠吐出七種不同的絲，而一件蛛網作品至少也需要三種絲。

　　採訪潘志娟：它這個網就像它的家一樣，這個框架就是相當於是一個骨架，就像房子的骨架一樣，相當於就是骨架，這個骨架光有外面幾個多邊形的骨架，那肯定是不行的。就像這個房子只有墻上面的幾個柱子不行，那肯定還要上面的梁了。輻射狀絲就像這個梁一樣，它要把那些昆蟲粘住的話，就需要螺旋狀的絲在上面。

　　然而，在蜘蛛的所有絲産品中，科學家最感興趣的是一種叫做牽引絲的蛛絲。

　　採訪潘志娟：逃生的時候這種絲就叫做牽引絲，為了保證它自己生命安全的，或者是從上面掉下來，或者是遇到其他侵害的時候，它逃跑時要用的。

　　蜘蛛行走時尾部拖著便是牽引絲，由於逃生的需要，這種絲的強度和韌性都是最大的。蜘蛛在一起時會互相殘殺，這種肉食性動物的獨行習性，使得我們無法通過群居養殖來獲取蛛絲。不過實驗室仍可以養上少量蜘蛛來做研究。固定好蜘蛛，然後抽出絲頭繞在捲筒上，採用電動方式從蜘蛛體內抽絲，抽出的便是牽引絲。它將會被用來研究蜘蛛體內絲蛋白溶液和蛛絲之間的奧秘。

　　採訪潘志娟：要把蛋白質溶液變成我們最後看到的又細又長的固體狀的纖維，所以它實際上就是説，是一個由液體變成固體的過程，但是這個液體變成固體的過程當中，它的變化是非常多的，最重要的就是説，這個液體首先要經過一個漏斗狀的這樣一個東西，突然間粗細發生變化的漏斗狀的這樣一個部分，經過這個漏斗狀的部分，它會受到力的作用，然後經過一個很長的細管子，在這個細管子裏面，它就逐漸地由液體變成固體，到最後在細管子的尾部的地方就完全變成固體。

　　這與蠶絲不同，蠶絲的絲液是在遇到空氣後才凝固成絲的，而蛛絲在體內就變成了絲。科學家發現，蜘蛛實際不是在吐絲，而是用雙腳拉絲。如果分解它們的動作，可以看到它其中的兩條腿不停地動，一條腿把絲拖出來傳給另外一條腿，另一條腿接著再把絲安放到網上。通過這樣不厭其煩的動作，才算得到合格的蜘蛛絲産品。

　　採訪潘志娟：在空氣當中它又受到腳的拉力的作用，又被進一步地拉，一拉，你想，比如説，原來一個卷的分子鏈，一拉以後，它就要拉直，原來排得比較亂的分子鏈，一拉以後就排得整齊了，實際上內部結構就發生變化了，最後就得到我們現在看到的絲。

　　但是，蜘蛛絲複雜的産生過程令科學家很是頭疼，要模倣它，簡直是困難重重。幸運的是，如今科學家已經找到了蜘蛛絲的基因，正試圖通過生物工程技術，合成大量的絲蛋白。科學家看中了山羊的乳腺，用它作為複製蛋白的天然載體，這樣，山羊在擠奶的時候便會有絲蛋白産生，而産量將會讓蜘蛛望塵莫及。

　　採訪潘志娟：人工合成絲蛋白，當然了，在我們蜘蛛絲的倣生當中是很重要的一個環節，但是如果説這個絲蛋白出來以後沒有一個合適的紡絲工藝，紡絲過程的話，那肯定是不行的。所以我們目前就是在做蜘蛛絲的紡絲過程的仿製，最關鍵的一點就是説，首先把紡絲過程搞清起，它自然天然的紡絲過程搞清楚，就是把它的紡絲機理搞清楚。然後做這樣一個紡絲的裝置，把人工合成的絲蛋白溶液變成我們理想中，想要的這樣一個人工製造的蜘蛛絲。

　　目前，也有科學家正試圖把蜘蛛絲的基因轉移到蠶身體中，希望讓蠶吐出蜘蛛絲。蠶也許是一個現成的紡絲器官，然而，蠶和蜘蛛的吐絲過程卻有較大的差別，因此，這種絲的性能如何依然是個未知數。

　　從獲取絲蛋白到吐絲結網，蜘蛛完成一幅這樣的作品似乎非常簡單，甚至於剛從卵中孵出來的幼蛛，都能夠完成這麼一件細緻入微的工作。然而，我們稍加回顧便會發現，為了完成這樣一個過程，蜘蛛歷經了近四億年的漫長進化歷史。雖然人工製造蛛絲的道路漫長，但我們已經邁開了步伐，這將是一個希望的開始。

　　不論是蠶絲，還是蜘蛛絲，儘管它們的吐絲方式不同，但它們的産品連同它們自身給我們帶來的靈感，對我們來説，都是一筆自然賜予的寶貴財富。在我們模倣吐絲的道路上，絲是重要的，但更重要的在於，了解吐絲背後這些鮮為人知的秘密，也許會給絲纖維行業帶來一場新的革命。