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
Пирамиды, гольф, эчпочмаки и спикизи-бары: что посмотреть в Казани Пирамиды, гольф, эчпочмаки и спикизи-бары: что посмотреть в Казани

Идеи для поездки в Казань на выходные

РБК
Усиленный режим: какой станет Россия при новой Конституции Усиленный режим: какой станет Россия при новой Конституции

Принятие поправок к Конституции может повлечь за собой радикальные перемены

Forbes
Алина Фаркаш знает, как стать идеальной матерью: просто соблюдай эти правила! Алина Фаркаш знает, как стать идеальной матерью: просто соблюдай эти правила!

Любая женщина, решившая родить ребенка, должна прочитать эту статью

Cosmopolitan
Камасутра, сэр! Приключения величайшего путешественника XIX века Ричарда Бёртона Камасутра, сэр! Приключения величайшего путешественника XIX века Ричарда Бёртона

Жизнь переводчика «Камасут­ры» Ричарда Бёртона полна захватывающих приключений!

Maxim
5 самых масштабных научно-фантастических циклов: космический размах 5 самых масштабных научно-фантастических циклов: космический размах

Гордость научной фантастики

Популярная механика
Иван да Марья Иван да Марья

Когда-то в нем не видели перспектив, а сейчас его копируют танцовщики всего мира

Караван историй
Личинки в кляре и бургер из сверчков: зачем адепт Греты Тунберг хочет наводнить рынок едой из насекомых Личинки в кляре и бургер из сверчков: зачем адепт Греты Тунберг хочет наводнить рынок едой из насекомых

Швейцарский стартап научился выращивать насекомых и производить из них пищу

Forbes
«Говори на камеру»: как выступать онлайн  и записывать видео без нервов «Говори на камеру»: как выступать онлайн  и записывать видео без нервов

Как разговаривать на видео, куда смотреть, что делать с руками

Psychologies
Как правильно стимулировать клитор девушке: 12 советов от экспертов Как правильно стимулировать клитор девушке: 12 советов от экспертов

Отправь ее на седьмое небо

Playboy
Миллионы за стереотипы. Как София Вергара стала одной из самых высокооплачиваемых актрис мира Миллионы за стереотипы. Как София Вергара стала одной из самых высокооплачиваемых актрис мира

Мать-одиночка, предпринимательница и женщина, пережившая рак

Forbes
Сухие и ломкие волосы у мужчин: причины и советы по уходу Сухие и ломкие волосы у мужчин: причины и советы по уходу

Когда вместо шевелюры — пучок сухого сена

Playboy
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
Правозащитники выпустили доклад об ухудшении ситуации с домашним насилием в России Правозащитники выпустили доклад об ухудшении ситуации с домашним насилием в России

Статистика обращений за помощью жертв насилия во время пандемии

Forbes
Доступ к терапии за неделю вместо полутора лет: что делает стартап Sprout, чтобы дети с аутизмом скорее получили помощь Доступ к терапии за неделю вместо полутора лет: что делает стартап Sprout, чтобы дети с аутизмом скорее получили помощь

Юрий Якубчик запустил стартап для помощи детям с аутизмом

VC.RU
Самый короткий путь на Килиманджаро, лучший рассвет в саванне и ночь на дне моря: 7 причин поехать в Танзанию Самый короткий путь на Килиманджаро, лучший рассвет в саванне и ночь на дне моря: 7 причин поехать в Танзанию

Что можно успеть сделать в Танзании этим летом

Forbes
Почему сами жертвы не всегда признают факт изнасилования Почему сами жертвы не всегда признают факт изнасилования

Если женщина предпочитает не помнить о насилии — спасительно ли это для психики?

Psychologies
Что нужно знать об экземе: откуда берется, как проявляется и как лечить Что нужно знать об экземе: откуда берется, как проявляется и как лечить

Разбираемся, какие симптомы экземы опасны и как их лечить

РБК
Секта для бездомных: Netflix выпустил сериал о бесчеловечном отношении к беженцам в Австралии, основанный на реальных событиях Секта для бездомных: Netflix выпустил сериал о бесчеловечном отношении к беженцам в Австралии, основанный на реальных событиях

На Netflix вышел сериал «Без гражданства», основанный на реальных событиях

Forbes
От От

В иные времена приборная доска была способом самовыражения дизайнеров

Популярная механика
Времена почище Времена почище

Из самоизоляции актер и шоумен Михаил Башкатов вышел победителем

OK!
Кустарники пустыни Мохаве приспособились к изменению климата Кустарники пустыни Мохаве приспособились к изменению климата

Растения пустыни Мохаве научились более эффективно усваивать воду

N+1
Искусство неловкого молчания. Тайное оружие Илона Маска и Стива Джобса Искусство неловкого молчания. Тайное оружие Илона Маска и Стива Джобса

У основателей Tesla и Apple есть кое-что общее — «правило неловкого молчания»

Inc.
5 лёгких причёсок за 5 минут на каждый день 5 лёгких причёсок за 5 минут на каждый день

И простые прически могут выглядеть красиво и максимально стильно!

Cosmopolitan
Кристофер Хитченс о том, почему религия — зло Кристофер Хитченс о том, почему религия — зло

Почему религия — источник практически всех земных зол?

Esquire
7 трюков в воспитании 7 трюков в воспитании

Эти простые способы помогут тебе стать идеальной мамой для своего ребенка

Лиза
Стихийные бедствия. Как женщины становятся невидимыми во времена кризиса Стихийные бедствия. Как женщины становятся невидимыми во времена кризиса

Как потребности женщин остаются незамеченными

Forbes
Виктор Цой. 1989 – 1990 Виктор Цой. 1989 – 1990

24 июня 1990 года группа «Кино» дает концерт на стадионе «Лужники»

Esquire
Семейные ценности: как российским миллиардерам правильно передать состояния детям Семейные ценности: как российским миллиардерам правильно передать состояния детям

Почему дети богатых родителей редко участвуют в управлении семейным делом

Forbes
Любовь японцев и шоу: как Алина Загитова заработала за год больше 1 млн долларов Любовь японцев и шоу: как Алина Загитова заработала за год больше 1 млн долларов

Алина Загитова стала одной из самых успешных представительниц фигурного катания

Cosmopolitan
Открыть в приложении