家蠶表型多樣性示意圖。

自膨脹蠶絲蛋白止血海綿。

家蠶基因和變異分布圖。

蠶絲蛋白生物雙面膠。

向仲懷（左一）指導學生進行實驗。 　　以上圖片均為西南大學黨委宣傳部提供

　　網友：最近看到新聞報道，蠶絲不僅能做衣服，還能用來修復傷口，甚至制造“人工角膜”。一隻小小的蠶，原來有這麼多神奇應用。這背后有什麼科學原理？

　　編輯：修復創傷時，使用蠶絲蛋白制成的溫和敷料，能加速愈合且不致敏﹔眼角膜嚴重受損，一種蠶絲蛋白基的“人工角膜”能被快速移植，助患者重見光明……這些應用場景其實並不遙遠。本期“院士講科普”，我們邀請中國工程院院士、著名蠶學專家向仲懷，帶大家了解現代科學視野中的家蠶。

　　

　　蠶絲蛋白：極具想象力的“智慧材料”

　　蠶絲，質地輕盈、柔軟、光滑，具有良好的透氣性和保暖性，被廣泛應用於紡織、美容等多個領域，具有極高的經濟價值。

　　鮮為人知的是，因其獨特的生物相容性、可降解性，蠶絲在生物醫學領域也展現出廣闊的應用前景。

　　蠶絲為什麼能用於醫療？這得從蠶絲蛋白說起。

　　蠶絲蛋白與人體的皮膚、組織有非常好的生物相容性。簡單來說，把蠶絲貼在身上或者植入體內，身體不太會把它當成“異物”來排斥，不容易過敏。這一點，是很多合成材料無法比擬的。早在幾個世紀之前，蠶絲手術縫線已在臨床上得到廣泛應用。

　　想象這樣的場景：修復創傷時，用蠶絲蛋白制成的溫和敷料，能加速愈合且不致敏﹔手術縫合線在體內自然降解，無需拆線﹔甚至當眼角膜嚴重受損，一種蠶絲蛋白基的“人工角膜”能被快速移植，助患者重見光明……這不是遙不可及的幻想，而是可以期待的未來。

　　作為自然材料，蠶絲蛋白能被人體安全地降解和吸收。因此，它在再生醫學領域展現出很大的應用潛力，並已被用於軟骨、皮膚、角膜等損傷組織修復的研究。

　　基於同樣原理，還有研究團隊通過基因改造技術，拓展其在未來生物材料中的應用。例如，蠶絲蛋白可制成神經導管、血管支架等植入性醫療器械，在體內逐步降解吸收，避免二次手術﹔在藥物遞送系統中作為載體，實現精准釋放，提高療效﹔甚至憑借其柔性與生物相容性，用於可穿戴設備及人體植入式傳感器。

　　家蠶繁殖快、成本低，結合基因編輯技術，能低成本、高效率地生產蠶絲蛋白。或許，我們很快就能迎來家蠶“工廠”，實現特殊功能蠶絲蛋白生產的商業化。

　　家蠶基因圖譜：類型全面的“遺傳字典”

　　蠶絲蛋白為何那麼多特長？如何能讓這些特點繼續“揚長”？這個話題涉及家蠶基因研究。

　　家蠶這種昆虫很特別，它是迄今為止唯一被人類完全馴化的昆虫。古有伏羲“化蠶”、嫘祖“教民育蠶”的傳說，“蠶”是中華文明的重要符號，蠶的應用早就與人類生產生活緊緊聯系在一起。

　　20世紀初，隨著雜交蠶種技術的推廣，許多地方蠶種因產量低、效益差而面臨被淘汰的命運。從經濟效益來講，雜交蠶種無疑最具優勢﹔但從生物基因的角度來說，優良基因分散在各個地方蠶種裡，一旦地方蠶種消失，這些基因就再也無處可尋。

　　為了保護好、研究好這種寶貴的生物資源，西南大學資源昆虫高效養殖與利用全國重點實驗室經過幾十年努力，建立了一個“家蠶基因庫”。這座基因庫已活體保存1200余種家蠶遺傳資源，包含了超1.9萬個家蠶基因，覆蓋世界已知家蠶遺傳變異的90%以上，其中包括天然彩色繭、高抗病性品種、特殊突變系等珍貴資源，是國內歷史最久、創新發現最多、世界上保存量最大和類型最全的家蠶基因庫。

　　這只是第一步。

　　2004年，我們團隊繪制完成了世界上第一張家蠶基因組框架圖，也是我國科學家繼完成人類基因組1%計劃、水稻基因組計劃之后，為人類貢獻的第三大基因組成果。2022年，我們又前進了一大步，完成了“千蠶基因組”計劃，繪制出家蠶超級泛基因組圖譜。

　　這個成果，就像為家蠶編寫了一部全面的“遺傳字典”。過去，育種多依賴經驗與運氣。如今借助這部“字典”，我們能精准查找控制蠶絲產量、強度、韌性乃至降解特性等性狀的關鍵基因，可以實現“按需設計”。這也標志著從傳統育種邁向基因設計育種的轉變。

　　目前，通過基因編輯技術，我們已培育出能吐天然彩色絲的家蠶，以及利用黑白卵色標記性別的新品種。以往培育穩定遺傳特定性狀的品種，往往需要數年時間，如今依據“遺傳字典”可快速實現。

　　蛻變機制：循環不息的“生命啟示”

　　當我們的祖先凝視著家蠶，他們看到的也不只是絲線。

　　蠶的一生經歷了卵、幼虫（蠶寶寶）、蛹和成虫（蠶蛾）四個階段，從“作繭自縛”到“破繭成蛾”，充滿戲劇性的過程，給予古人關於生命的無盡哲思。

　　古人從蠶的生命循環中領悟生命哲學，今天我們從家蠶基因中探尋長壽的奧秘。

　　大家可能想不到，家蠶的基因組中，有大約5500個基因與人類的基因是同源的，佔了人類基因總數的30%以上。這意味著，我們在蠶身上做的許多研究發現，很可能對人類有直接的啟示。

　　2024年，我們團隊的代方銀教授有一個重要發現：在家蠶體內找到了一個與壽命相關的關鍵基因——OSER1。長壽基因FOXO負責叉頭框蛋白O的生成，OSER1則是FOXO的靶基因，叉頭框蛋白O能夠通過調節與衰老相關的基因影響壽命。

　　通過實驗，提高這個基因的活性，能顯著延長家蠶的壽命。更令人振奮的是，這個機制在果蠅、線虫等其他生物身上也得到了驗証。

　　研究發現，90歲以上的長壽老人與年輕對照組相比，檢測到OSER1基因中存在49個常見單核苷酸多態性（SNP），其中7個與長壽顯著相關。未來，家蠶可能成為研究人類疾病與衰老的“候選模型”之一。這為我們研究抗衰老、開發相關藥物，提供了一個全新的靶點和思路。同時，家蠶的“蛻變重生”機制，可能為再生醫學帶來啟示。

　　從幼虫到蛹再到蛾，家蠶的一生，體內細胞會經歷程序性重塑與再生。未來，我們或許能從家蠶身上獲取破解器官再生的密碼，為治療退行性疾病或損傷修復提供思路和方案。

　　（作者為中國工程院院士、西南大學教授，本報記者王欣悅採訪整理）

　　《 人民日報 》（ 2026年01月24日 06 版）

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