Ulat sutra adalah larva ngengat sutra, salah satu dari ribuan spesies serangga yang membungkus diri dalam kepompong saat mereka bersiap untuk metamorfosis. Ini adalah salah satu serangga alam yang paling rajin — dan satu-satunya yang pernah dijinakkan.
Orang Cina menyempurnakan seni memanen singel, benang sepanjang setengah mil yang membentuk setiap kepompong, mengubah sutra cacing menjadi kain mewah setidaknya 5, 000 tahun yang lalu. Randy Lewis dari departemen teknik biologi Universitas Negeri Utah sedang mencari cara untuk meningkatkan praktik kuno – seperti juga banyak pesaingnya di bidang biomaterial kinerja tinggi yang sedang berkembang.
Sutra ulat sutra membuat syal dan pakaian dalam yang indah, tetapi para ahli biologi telah lama memperhatikan sutra laba-laba. Jaring beberapa spesies arakhnida memiliki kekuatan tarik baja, sambil tetap benar-benar elastis. “Kesulitannya adalah laba-laba bersifat teritorial dan kanibal, ” kata Lewis. “Tidak seperti ulat sutra, Anda tidak bisa hanya menggabungkan semuanya dan mengharapkan mereka untuk bersenang-senang, selamat minum teh.” Pendeknya, laba-laba telah menolak semua upaya domestikasi – belum lagi, siapa yang mau beternak laba-laba? Dan menjelajahi hutan untuk memanen jaring laba-laba liar terbaik tidak hemat biaya.
Untuk seorang insinyur genetika yang bermimpi tentang sutra laba-laba yang diproduksi dengan cara yang layak secara komersial, tidak butuh waktu lama untuk menghubungkan titik-titik ke jinak, ulat sutra komunal. Di beberapa bagian India, Cina dan sebagian besar Asia Tenggara, mereka secara tradisional dipelihara oleh ribuan orang di peti kayu kecil di gubuk petani pedesaan. Petani juga harus menanam pohon murbei, yang daunnya adalah satu-satunya yang dimakan ulat sutra. Sementara metode pemintalan benang sutra menjadi kain telah menjadi bagian dari industri tekstil global, praktek membesarkan ulat dan melepaskan setiap kepompong dengan tangan secara mengejutkan tidak tersentuh oleh tentakel modernisasi.
Tidak demikian dengan ulat sutera dan gennya, Namun. Memberi makan ulat sutera pewarna buatan telah menghasilkan benang sutera 'pra-pewarnaan' yang menghalangi kebutuhan akan proses pencelupan sutera yang mahal dan beracun (tampaknya tidak membahayakan cacing). Para peneliti di Jepang telah merekayasa ulat sutra untuk memutar benang glow-in-the dark untuk digunakan dalam desain mode kelas atas dengan harapan dapat membangun ceruk pasar sutra yang akan mengurangi dominasi global perdagangan sutra China.
Memberi makan ulat sutera pewarna buatan telah menghasilkan benang sutera 'pra-pewarnaan' yang menghalangi kebutuhan akan proses pencelupan sutera yang mahal dan beracun.
Tapi cawan suci penyambungan gen ulat sutra adalah membuat larva kecil memompa sutra laba-laba, zat yang dapat ditenun menjadi produk yang membuat Kevlar terlihat tipis. Pihak yang berkepentingan telah mengeluarkan air liur selama bertahun-tahun atas aplikasi potensial, yang jauh melampaui kain:Angkatan Laut AS menginginkan sutra laba-laba karena kemampuannya untuk melekat pada bahan apa pun, bahkan di bawah air; Departemen Energi berharap untuk membuat kendaraan lebih ringan dan dengan demikian lebih hemat bahan bakar dengan mengintegrasikan protein sutra ke dalam pembuatan panel pintu; dan Angkatan Udara membayangkan yang ringan, pelindung tubuh anti peluru yang lebih mudah untuk bermanuver selama pertempuran. Aplikasi medis ada di seluruh peta:kulit buatan untuk pasien luka bakar, Band-Aid yang lebih baik, ligamen sintetis, jahitan mikro untuk organ halus seperti mata dan inang implan bedah dan mekanisme pengiriman obat.
Setelah beberapa dekade penelitian, beberapa rintangan utama tetap ada sebelum teknologi sutra laba-laba dikomersialkan. “Cacing yang kita miliki sekarang membuat sekitar lima persen sutra laba-laba dan sembilan puluh lima persen sutra ulat sutra di kepompongnya, ” kata Lewis. Mereka perlu mencapai ambang batas 20 hingga 30 persen protein sutra laba-laba sebelum dia merasa yakin bahwa rompi sutra antipeluru bisa menjadi kenyataan yang layak secara komersial. Dia juga memperingatkan bahwa "gen tidak stabil seperti yang kita inginkan ... setelah beberapa generasi jumlah protein laba-laba mulai turun."
Jika dan ketika dia berhasil, Lewis harus menghadapi proses persetujuan FDA sebelum dia dapat mulai meningkatkan operasinya, yang ketat dalam hal organisme yang dimodifikasi secara genetik. Ngengat sutra telah dijinakkan begitu lama sehingga mereka tidak bisa lagi terbang, yang menurut Lewis harus meredakan kekhawatiran apa pun yang mungkin dimiliki publik atau badan pengatur atas materi genetik baru yang keluar dari pertanian dan masuk ke dalam rantai makanan. “Mereka memiliki sayap kecil kecil ini dan saya jamin, mereka tidak akan pernah turun … kemungkinan mereka keluar ke alam liar adalah nol.”
Jika diizinkan untuk tujuan pertanian, ulat sutra transgenik akan menjadi tanaman non-tanaman pertama yang membuatnya dari laboratorium ke lapangan. Namun dia mengakui bahwa komersialisasi dapat digagalkan oleh proses persetujuan. “Peraturan, Sejujurnya, lebih kaku daripada argumen apa pun bagi mereka untuk menjadi ilmiah, " dia berkata.
Sementara seluruh konsep rekayasa genetika tetap diperdebatkan, baik untuk tumbuhan atau hewan, Lewis dapat memikirkan banyak alasan ramah lingkungan untuk merekayasa genetika ulat sutera. Kain yang disempurnakan memiliki potensi untuk menggantikan bahan sintetis seperti nilon dan Kevlar, yang merupakan produk minyak bumi. Dia juga mendaftar berbagai aplikasi industri di mana protein sutra dapat dimanipulasi menjadi alternatif alami untuk perekat, gel, pelapis, spons dan sealant yang saat ini diproduksi dengan zat yang diketahui berbahaya bagi lingkungan — jika bukan kesehatan manusia. Sutra pada dasarnya adalah "perancah" molekuler bio-kompatibel yang secara genetik cukup lunak untuk sejumlah sifat fisik atau biologis untuk dijahit.
Larva ulat sutra.
Teknik budidaya ulat sutera tradisional sebagian besar masih belum tersentuh oleh metode modern.
“Kami melihat ini sebagai teknologi yang cukup ramah lingkungan, ” kata Lewis. Dalam nada yang sama seperti menggunakan jagung transgenik untuk membuat bio-plastik, Lewis melihat aplikasi sutranya sebagai bagian kecil dari teka-teki perubahan iklim, melakukan bagian mereka untuk menyerap karbon dari atmosfer dengan “mengambil C02 dan membuatnya menjadi sesuatu yang saat ini berbasis minyak bumi. Ulat sutera memakan tanaman yang mengambil [dalam] C02 dan membuatnya menjadi [sutra].”
Tapi mungkin perlu beberapa saat sebelum penduduk desa di Kamboja beternak cacing sutra laba-laba, jika pernah. Bahkan jika teknologi tersebut akhirnya terbukti berhasil, model bisnis seputar organisme rekayasa genetika dapat menghalangi kecil, petani subsisten – yang saat ini memproduksi hampir semua sutra mentah dunia – dari pernah mengakses telur ulat sutra yang ditingkatkan. “Kemungkinan besar, akan ada sejumlah petani yang sangat terbatas yang akan dikontrol dengan sangat ketat, ” kata Lewis tentang struktur perusahaan yang dia bayangkan untuk melindungi hak kekayaan intelektual dari materi genetik. "Mari jujur, ada bagian dunia di mana mereka tidak akan khawatir untuk mengambil teknologi itu sendiri dan berbalik serta menjual produk-produk itu.”
Dalam estimasi Lewis, membawa teknologi ke luar negeri tampaknya tidak mungkin. Karena saat ini tidak ada bentuk produksi sutra komersial di Amerika Serikat sama sekali, menimbulkan pertanyaan siapa yang akan menanam cacing jika, dan kapan, Persetujuan FDA diberikan. Akankah operasi pertanian sutra laba-laba yang sangat menguntungkan mulai bermunculan di dalam negeri?
Masih terlalu dini untuk mengetahuinya, tetapi jika cacing pemintal sutra laba-laba tidak berhasil, Lewis masih memiliki beberapa kartu lain untuk dimainkan. Di ujung jalan dari lab USU tempat vivarium ulat sutra ditempatkan, ada fasilitas aman yang menjadi rumah bagi kawanan kecil kambing yang membawa gen sutra laba-laba dalam susu mereka. Tidak jauh dari sana ada ladang alfalfa yang rimbun, yang daunnya berbentuk oval kecil juga mengandung sedikit DNA arakhnida. Ada lab lain di kampus tempat tong E. coli berfermentasi, diresapi dengan gen laba-laba yang sama (menurut Dr. Lewis, Persetujuan FDA untuk bakteri GE adalah berjalan-jalan di taman dibandingkan dengan tanaman dan hewan).
Aplikasi berbasis serat seperti rompi anti peluru dan parasut militer tidak dapat diterapkan dengan protein sutra laba-laba yang diekstrak Lewis dari susu kambing, jerami alfalfa dan E. coli, tetapi banyak produk medis dan industri yang diusulkan lainnya. Jika salah satu proyek sutra laba-laba Lewis maju ke komersialisasi, itu akan menjadi tambang emas bagi perusahaan yang membeli hak lisensi. Manfaat bagi petani, rantai makanan atau ekosistemnya kurang jelas.
