毋庸置疑,科学家们对动物吐丝的研究正是从蚕开始的。在20世纪80年代,通过对柔蚕丝的性能、丝蛋白在水溶液中构象及其转变、丝腺体形貌及内部的各种因素特别是纺丝原液的流动情况等全面的考察,有人总结归纳了一种蚕丝形成的机制,其要旨在于:桑蚕吐丝的物理驱动力是由外部的拉力和腺体内部的推力共同作用的结果,由此对丝蛋白原液在腺体的不同部位产生相应大小不等的剪切速率;在一个临界剪切速率下,原本球状的丝蛋白分子链将有足够的取向,并形成β-折叠结构而与水相分离;这种由机械力所导致的丝蛋白变性可能始于丝腺体前部的某处,而可能存在的“丝压出器”將形成一个反馈机制,以控制流动丝蛋白的量并主导丝纤维的生成量。
尽管上述的蚕吐丝机制给出了丝纤维形成的本质,即应力诱导的蛋白质变性,但仍有许多吐丝的细节在当时依然不清。例如,作为分子量超过的蚕丝素蛋白,当其纺丝原液(水溶液)的浓度在丝腺体中部就已达到25%。(质量分数)时,为何还具有很好的流动性以向前部推进并被纺出?经过若千年的细致研究,人们发现在前部腺体中丝素蛋白以液晶态的形式出现;随后,柔蚕丝素蛋白在丝腺体中部就开始形成相应的液晶也成了不年的事实。蚕采用的“液晶纺丝技术”大大地降低子纺丝原液在纺丝管中流动时的黏度,因此能够使蛋白质分子在高浓度纺丝液中高效地取向,形成强韧的丝纤维。
在大众的眼里,蚕丝是蚕“吐”出来的,因此,在原先的吐丝机制中,强调了丝被蚕腺体或吐丝口“压出”的过程。但后续的研究并没有发现蚕在丝腺体周围甚至吐丝口附近有可收缩的“肌肉”部分,而丝腺体内部的压力也与环境相差无几,春蚕的“吐丝”几乎没有可能。
事实上,蚕丝是被“拉”出来的(所有其它的动物丝也一样),即当蚕将裹在丝纤维外层的丝胶蛋白分泌到体外时,丝胶蛋白在未完全干燥前仍有足够的黏性,可黏附在适当的固体表面。然后,蚕通过头部的摆动,将一端己被固定的蚕丝纤维以1~2cm/s的速度拉出。由于蚕吐丝时躯体上翘,头部是以“8宇形”的方式进行运动的,因此,每隔几秒丝纤维就有一个稳定且牢固的黏附点并随头部的摆动被不断地拉出。就这样,蚕以作茧自缚的形式完成了其生命周期中的一个重要环节,而蚕茧则是以无数的“8宇形”丝纤维层层叠加成的丝胶蛋白/丝素蛋白纤维复合体。