По износостойкости кутикула коготков пауков оказалась на уровне перламутра

N+1Наука

Марганец и кальций упрочнили коготки пауков

Артем Моськин

Maryam Tadayon et al. / Advanced Functional Materials, 2020

Немецкие и израильские биоинженеры изучили взаимосвязь между структурой, составом и механическими свойствами коготков паука Cupiennius salei и пришли к выводу, что ионы марганца и кальция локально упрочняют их участки за счет перекрестного сшивания связывающих белков кутикулы. По устойчивости к трению коготки этого паука обгоняют многие органические биологические структуры и находятся на одном уровне с эмалью и перламутром. Работа опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Когти, жала и клыки животных долгое время совершенствовались для более успешного прокалывания жертвы, разрезания ее тканей и сцепления с поверхностью. Они, как и многие другие природные структуры, строятся из небольшого множества материалов: полисахаридов вроде хитина и целлюлозы, белков, подобных кератину, коллагену и фиброину, и минералов (карбоната и фосфата кальция и оксида кремния). Несмотря на это, механические свойства биоматериалов обширны, в основном за счет неоднородности состава и иерархичной архитектуры.

Примером такого материала может служить кутикула членистоногих. У пауков она лежит в основе коготков на лапках, а также хелицер. Коготки помогают им передвигаться, карабкаться и цепляться за грубые поверхности. А с помощью хелицер животное протыкает экзоскелет жертвы и впрыскивает под него яд. Кутикула состоит из нитевидной прокутикулы и внешней эпикутикулы. В них хитин-белковые волокна складываются либо в слои с параллельным направлением нитей, либо в структуру переплетенной фанеры, в которой направление хитиновых кристаллов меняется от слоя к слою.

Такое непостоянство структуры волокон приводит к значительным изменениям в механических свойствах кутикулы в разных частях тела одного животного. Более того, упауков Cupiennius salei хелицеры локально упрочняются за счет перекрестного сшивания гистидиновых участков белков ионами цинка. Процессы минерализации в большей степени распространены у ракообразных, но и другие членистоногие аккумулируют ионы цинка, марганца и кальция в кутикулярных приспособлениях (например, у насекомых в жалах, челюстях и яйцекладах). Механическое поведение кутикулы изучено в значительной степени, однако масштабного анализа взаимосвязи между ее структурой, свойствами и функциями проведено не было. Такой анализ позволил бы установить механизм адаптации к специальным функциям на уровне материала.

Мариам Тадайон (Maryam Tadayon) и Яел Полити (Yael Politi) с коллегами из Института коллоидов и поверхностей Общества Макса Планка и Университета имени Бен-Гуриона смоделировали механическое напряжение на коготках

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Цианистый калий: что это такое и как работает Цианистый калий: что это такое и как работает

Цианиды, то есть синильная кислота и ее соли, – далеко не самые сильные яды

Популярная механика
Правде в глаза Правде в глаза

Никита Ефремов — о главной роли в сериале «Хороший человек»

Vogue
Сериал «Дивный новый мир»: «идеальное» общество будущего, бесконечные наслаждения и слишком много ненужного экшна Сериал «Дивный новый мир»: «идеальное» общество будущего, бесконечные наслаждения и слишком много ненужного экшна

Тот случай, когда книга была лучше

GQ
От фрика до голливудской дивы: 8 звезд, отказавшихся от своего культового образа От фрика до голливудской дивы: 8 звезд, отказавшихся от своего культового образа

Звезды, которые остепенились и изменили прежнему образу

Cosmopolitan
Сад камней Сад камней

Обустраиваем габионы на даче своими руками

Лиза
Я делаю, что хочу ...и наслаждаюсь этим! Я делаю, что хочу ...и наслаждаюсь этим!

Ольга Бузова достигла того уровня свободы, когда она живет так, как хочет

Playboy
Игры разума Игры разума

Как мирно существовать с родными под одной крышей?

AD
Как движение #MeToo трансформируется в российских реалиях Как движение #MeToo трансформируется в российских реалиях

Почему в России харассмент и абьюз не считаются серьезной проблемой

РБК
Минус 80 за бортом: история антарктического вездехода «Харьковчанка» Минус 80 за бортом: история антарктического вездехода «Харьковчанка»

Задача антарктического вездехода — согреть любой ценой

Maxim
Сериал «Тьма»: самый мрачный и запутанный проект Netflix завершился, и вы обязаны его посмотреть Сериал «Тьма»: самый мрачный и запутанный проект Netflix завершился, и вы обязаны его посмотреть

Финал сериала «Тьма» стоит всех мук просмотра

GQ
Ламповые цветы Ламповые цветы

Как грибы подарили свет растениям

Популярная механика
Личная жизнь участниц Comedy Woman: с кем встречаются Варнава, Сысоева и другие Личная жизнь участниц Comedy Woman: с кем встречаются Варнава, Сысоева и другие

Что происходит в личной жизни у звезд юмористического шоу Comedy Woman?

Cosmopolitan
Правила жизни Эннио Морриконе Правила жизни Эннио Морриконе

Правила жизни итальянского композитора, аранжировщика и дирижера Эннио Морриконе

Esquire
17 фильмов, в которых известные актеры снялись со своими детьми (или родителями) 17 фильмов, в которых известные актеры снялись со своими детьми (или родителями)

Тот случай, когда папа взял с собой на работу…

Maxim
Почему витамин С в уходе за кожей — отличная идея Почему витамин С в уходе за кожей — отличная идея

Витамин С поможет придать коже упругость и свежий цвет

Psychologies
Уроки истории: хотел ли Черчилль в 1945 году воевать со Сталиным? (The National Interest, США) Уроки истории: хотел ли Черчилль в 1945 году воевать со Сталиным? (The National Interest, США)

Могла ли Вторая мировая война немедленно перейти в третью мировую?

ИноСМИ
Купи! Купи! Купи! Купи! Купи! Купи!

Как объяснить ребенку, почему вы не можете прямо сейчас купить именно эту вещь

Домашний Очаг
Полеты во сне и наяву Полеты во сне и наяву

Алексей Пивоваров пытается превратить ютьюб в СМИ с качественной журналистикой

Tatler
Хорошо забытое старое: «Некуда» Лескова Хорошо забытое старое: «Некуда» Лескова

Дебют Николая Лескова в крупной прозе, роман «Некуда», навлёк на него беду

Полка
Правила жизни Кевина Бейкона Правила жизни Кевина Бейкона

Правила жизни актера Кевина Бейкона

Esquire
Она позволила делать с собой все: страшный перформанс Марины Абрамович Она позволила делать с собой все: страшный перформанс Марины Абрамович

Никто не знал, до какой чего могут дойти люди, которым дали абсолютную власть

Cosmopolitan
«Строя карьеру, вы должны защищать себя»: как добиться повышения по работе и не испортить отношения с начальством «Строя карьеру, вы должны защищать себя»: как добиться повышения по работе и не испортить отношения с начальством

Как правильно выстроить диалог с боссом, чтобы получить повышение

Forbes
Давно не Роза и Джек: как сейчас выглядят и чем живут звезды фильма «Титаник» Давно не Роза и Джек: как сейчас выглядят и чем живут звезды фильма «Титаник»

Знаменитому фильму Джеймса Кэмерона в этом году исполняется 23 года

Cosmopolitan
MeToo по-русски: в твиттере начали делиться историями о домогательствах и насилии. Герои этих историй — работники российских медиа MeToo по-русски: в твиттере начали делиться историями о домогательствах и насилии. Герои этих историй — работники российских медиа

Пользовательницы российского твиттера начали делиться историями о насилии

Esquire
Сезонное обострение Сезонное обострение

В бунтари записались ребята покрупнее

Vogue
Какая модель круче: Stan Smith или Superstar Какая модель круче: Stan Smith или Superstar

Устраиваем битву кроссовок – и начинаем с вечной классики adidas

GQ
Удачное преображение: как изменился Александр Ревва после пластики Удачное преображение: как изменился Александр Ревва после пластики

Александр Ревва смог превратиться из комика в брутального мужчину

Cosmopolitan
Атомный танк и еще 8 ядерных версий привычных вещей Атомный танк и еще 8 ядерных версий привычных вещей

На заре атомной энергии ученые верили, что, куда ее ни добавь, будет лучше

Maxim
ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР

ЛиАЗ-667 - такой же символ эпохи, как автомат с газировкой

Популярная механика
После нас: что будет с Землей, если человечество вымрет После нас: что будет с Землей, если человечество вымрет

Эксперты уверены, что конец человечества просто неизбежен

Популярная механика
Открыть в приложении