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
«Ты попал, чувак»: Пугачева спасла Кузьмина после предательства жены-американки «Ты попал, чувак»: Пугачева спасла Кузьмина после предательства жены-американки

Как Алла Пугачева помогала экс-возлюбленному справиться со сложными временами

Cosmopolitan
Юбки, украшения и собственный мерч: что носит Джейден Смит — сын Уилла Смита, музыкант и модник Юбки, украшения и собственный мерч: что носит Джейден Смит — сын Уилла Смита, музыкант и модник

Ключевые составляющие яркого стиля Джейдена Смита

Esquire
Прекратить кривляться: чего хотят от Москвы граждане Хабаровска Прекратить кривляться: чего хотят от Москвы граждане Хабаровска

Жители Хабаровского края требуют вернуться к нормальности в политике

Forbes
Как устроена навигация у птиц и лососей Как устроена навигация у птиц и лососей

Отрывок из книги «Супернавигаторы: О чудесах навигации в животном мире»

СНОБ
Утвердили — и отказали: Гослинг, Сталлоне и другие актеры, уволенные со съемок Утвердили — и отказали: Гослинг, Сталлоне и другие актеры, уволенные со съемок

То, что актера утвердили на роль, еще не значит, что он ее сыграет

Cosmopolitan
Может ли Тиндер спасти от развода? Может ли Тиндер спасти от развода?

Может ли неверность, о которой не догадывается партнер, спасти отношения?

Psychologies
Русские хакеры снова в деле Русские хакеры снова в деле

Группировка Cosmic Lynx использует удивительно сложные методы для цифровых атак

GQ
Место на карте: Байкал Место на карте: Байкал

Знакомимся с историей легендарных природных памятников России

Культура.РФ
Сиреневые сады Леонида Колесникова Сиреневые сады Леонида Колесникова

Человек, который больше собственной жизни любил сирень

Караван историй
5 неожиданных фактов об Арнольде Шварценеггере 5 неожиданных фактов об Арнольде Шварценеггере

Арнольд Шварценеггер не перестает удивлять

Maxim
8 вещей, которые не идут никому — самые безвкусная одежда и аксессуары XXI века 8 вещей, которые не идут никому — самые безвкусная одежда и аксессуары XXI века

Некоторые предметы гардероба необходимо запретить к продаже законодательно

Cosmopolitan
Я подбираю котов и нахожу им дом Я подбираю котов и нахожу им дом

«Вот уже лет восемь я подбираю на улице котов и нахожу им дом»

Домашний Очаг
Борьба с депрессией: духовные практики Борьба с депрессией: духовные практики

В Дао духовное развитие связано со здоровьем тела и эмоциональным фоном

Psychologies
Место под солнцем Место под солнцем

Чтобы осмотреть Крым, не хватит и месяца

Лиза
Рядом нужен человек? Рядом нужен человек?

Выясняем, зачем нам в 2020 году отношения

Glamour
Новая этика в открытом космосе Новая этика в открытом космосе

Василий Корецкий о «Крови машин»

Weekend
Кирилл Лятс: Гитлерград Кирилл Лятс: Гитлерград

Отрывок из романа Кирилла Лятса в жанре альтернативной истории

СНОБ
Как грамотно собрать образ, не потратив на это кучи денег — советы профессионала Как грамотно собрать образ, не потратив на это кучи денег — советы профессионала

Персональный шопер Дарья Андронеску советует, как грамотно составить гардероб

Cosmopolitan
Термиты построили гнезда в соответствии с кривизной поверхности Термиты построили гнезда в соответствии с кривизной поверхности

Чем больше кривизна гнезд термитов, тем активнее строительство в этой области

N+1
10 мужчин, которые добились успеха в зрелом возрасте 10 мужчин, которые добились успеха в зрелом возрасте

От Ван Гога до Джона Хэмма — все эти мужчины стали знаменитыми после 30 лет

Esquire
Ресторатор Игорь Витошинский — о снобизме, шашлыках и ресторанах в Европе Ресторатор Игорь Витошинский — о снобизме, шашлыках и ресторанах в Европе

Ресторатор Игорь Витошинский о развитии бизнеса во время карантина

РБК
Корреляция перемещений помогла оценить талант футболистов Корреляция перемещений помогла оценить талант футболистов

Они сравнили корреляции движений игроков во время матча

N+1
10 самых известных предсказаний конца света: пранк длиной в 2000 лет 10 самых известных предсказаний конца света: пранк длиной в 2000 лет

Десять самых громких предсказаний грядущего Армагеддона

Популярная механика
Стелла Аминова: «Я очень деятельная и не могу сидеть на одном месте!» Стелла Аминова: «Я очень деятельная и не могу сидеть на одном месте!»

Бизнесвумен, мама шестерых детей Стелла Аминова о продуктивности на самоизоляции

Grazia
Удивительно гиблые места: как природа возвращает отнятое человеком Удивительно гиблые места: как природа возвращает отнятое человеком

Как опасные для людей территории становятся убежищами для дикой природы

Популярная механика
Здоровый минимализм: как избавиться от лишних вещей и ни о чем не пожалеть Здоровый минимализм: как избавиться от лишних вещей и ни о чем не пожалеть

Поможет ли метод Мари Кондо сделать ваш дом счастливым и свободным?

Forbes
Роды в 12, алкоголизм и слава: удивительная жизнь Ареты Франклин, королевы соула Роды в 12, алкоголизм и слава: удивительная жизнь Ареты Франклин, королевы соула

Жизнь Арета Франклин была вовсе не так прекрасна, как её достижения в музыке

Cosmopolitan
Кустарники пустыни Мохаве приспособились к изменению климата Кустарники пустыни Мохаве приспособились к изменению климата

Растения пустыни Мохаве научились более эффективно усваивать воду

N+1
Отношения с грибами оказались главным фактором роста корней Отношения с грибами оказались главным фактором роста корней

Растение выбирает, самому добывать минералы или отдать эту задачу мицелию гриба

N+1
Открыть в приложении