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
Что такое согласие, или Новые правила секса Что такое согласие, или Новые правила секса

Чем опасно фокусировать внимание только на теме согласия на секс

СНОБ
Каково это — быть бездомным актером и фотографом Каково это — быть бездомным актером и фотографом

Последние годы жизнь Марка Рэя была похожа на реалити-шоу

Esquire
Пишем двумя руками: практика для движения к своей мечте Пишем двумя руками: практика для движения к своей мечте

Левшей, по различным подсчетам, около 15%

Psychologies
«Средневековье крупным планом» «Средневековье крупным планом»

Отрывок из книги Олега Воскобойникова о том, как жили люди в Средние века

N+1
Скованные одной цепью: что объединяет приговоры Светлане Прокопьевой, Кириллу Серебренникову и Егору Жукову Скованные одной цепью: что объединяет приговоры Светлане Прокопьевой, Кириллу Серебренникову и Егору Жукову

Какое послание для граждан несет в себе приговор Светлане Прокопьевой

Forbes
Пять советов родителям подростков Пять советов родителям подростков

Как научить ребенка общаться?

Лиза

Насколько мезотерапия дома безопасна? И можно ли делать ботокс дома?

Cosmopolitan
Люди создают животных, не способных жить: жертвы селекции в XXI веке Люди создают животных, не способных жить: жертвы селекции в XXI веке

Мы привыкли думать, что селекция направлена на улучшение качеств животных

Популярная механика
Почему бренды стали активно сотрудничать с ремесленниками Почему бренды стали активно сотрудничать с ремесленниками

Почему ручное мастерство стало все чаще выходить на передний план

GQ
Правда ли, что ругань уменьшает боль: неожиданная польза мата Правда ли, что ругань уменьшает боль: неожиданная польза мата

Почему крепкое словцо иногда может быть лучше таблетки ибупрофена

Популярная механика
Как миллиардеры Фридман и Авен создали в британском суде важный прецедент для исков о клевете Как миллиардеры Фридман и Авен создали в британском суде важный прецедент для исков о клевете

Чем уникально дело акционеров «Альфа-Групп» о персональных данных?

Forbes
Система активного шумоподавления ослабила звуки из открытого окна Система активного шумоподавления ослабила звуки из открытого окна

Как справиться городским шумом, не отказываясь от естественной вентиляции?

N+1
Чистота — не залог здоровья, или Как химические средства способствуют развитию болезней у женщин. Отрывок из книги британской феминистки Кэролайн Криадо Перес Чистота — не залог здоровья, или Как химические средства способствуют развитию болезней у женщин. Отрывок из книги британской феминистки Кэролайн Криадо Перес

Глава из книги феминистки Кэролайн Криадо Перес о гендерном неравенстве

СНОБ
Люмпены всегда на грани. Последний русский анархист о мертвых крысах в камере и обездоленной жизни на воле Люмпены всегда на грани. Последний русский анархист о мертвых крысах в камере и обездоленной жизни на воле

Монолог Ильи Романова — очарованного странника постсоветского левого протеста

СНОБ
Тимур Бекмамбетов: «Тарковский бы, наверное, ругался и топал ногами» Тимур Бекмамбетов: «Тарковский бы, наверное, ругался и топал ногами»

Родоначальник жанра скринлайф рассказал о новом сериале «Взаперти»

GQ
Одной крови Одной крови

Искренний репортаж про кровные узы

Seasons of life
Вертикальные фермы повысят урожайность пшеницы в 600 раз Вертикальные фермы повысят урожайность пшеницы в 600 раз

Вертикальные фермы — спасение для регионов, которые плохо подходят для пшеницы

N+1
Мизинец не отставлять! Какие правила соблюдает королевская семья за столом Мизинец не отставлять! Какие правила соблюдает королевская семья за столом

У британской королевской семьи есть правила, касающиеся буквально всего

Cosmopolitan
Отрывок из книги Татьяны Замировской «Интернет для мертвых» Отрывок из книги Татьяны Замировской «Интернет для мертвых»

Глава нового романа Татьяны Замировской «Интернет для мертвых»

СНОБ
Nautilus (США): когда ваш мозг влюблен Nautilus (США): когда ваш мозг влюблен

Антрополог Хелен Фишер рассказывает нам о биологии любви

ИноСМИ
Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера

Вы точно знаете, как именно выбрали своего любимого человека?

Psychologies
Екатерина Бокучава: «Я не могу назвать себя ресторатором» Екатерина Бокучава: «Я не могу назвать себя ресторатором»

Екатерина Бокучава пришла в ресторанный бизнес из-за любви к искусству

Bones
По следам истории По следам истории

Отреставрированный дом 1899 года постройки

AD
Эволюция телевизоров СССР на примере марки «Рубин» Эволюция телевизоров СССР на примере марки «Рубин»

«Рубин» — самая новаторская из марок советского телеаппарата

Maxim
Правила жизни Кевина Бейкона Правила жизни Кевина Бейкона

Правила жизни актера Кевина Бейкона

Esquire
7 мест, в которые нужно сходить в Ростове-на-Дону 7 мест, в которые нужно сходить в Ростове-на-Дону

Едете в Ростов-на-Дону? Берите с собой удобную обувь

GQ
Русские писатели на сцене домашних театров Русские писатели на сцене домашних театров

Вспоминаем, кто из русских классиков блистал на подмостках домашних театров

Культура.РФ
4 способа увеличить максимальный объем потребляемого кислорода: для бегунов и не только 4 способа увеличить максимальный объем потребляемого кислорода: для бегунов и не только

Выведи свои тренировки на новый уровень!

Playboy
Правила жизни Хелен Миррен Правила жизни Хелен Миррен

Хелен Миррен: «Все актеры — жулики и бродяги»

Esquire
Открыть в приложении