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
Иллюстратор Светлана Муллари — о работе над дудлом Google, посвященным советскому режиссеру, автору Иллюстратор Светлана Муллари — о работе над дудлом Google, посвященным советскому режиссеру, автору

О Татьяне Лиозновой — важном режиссере для истории кинематографа XX века

Esquire
Болотоведы за четыре года нагрели болото и превратили его в источник парниковых газов Болотоведы за четыре года нагрели болото и превратили его в источник парниковых газов

Потепление сделало болота источниками эмиссии парниковых газов

N+1
Снимки растений в открытом космосе: безумное творчество Азумы Макото Снимки растений в открытом космосе: безумное творчество Азумы Макото

Как растительные композиции японского флориста путешествуют по миру

Популярная механика
«Мрут как мухи»: история антисептиков, спасших миллионы людей «Мрут как мухи»: история антисептиков, спасших миллионы людей

Как развивалась антисептика

Популярная механика
Икра Икра

Объемы потребления деликатеса вернулись на докризисный уровень

Bones
В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия

Ученые получили полупроводник, который можно использовать в силовой электронике

Популярная механика
8 неожиданно интересных фантастических фильмов снятых в Латинской Америке 8 неожиданно интересных фантастических фильмов снятых в Латинской Америке

Иногда у пришельцев барахлит навигатор и они промахиваются мимо Голливуда!

Maxim
Почему христиане выступают за музей в Святой Софии Почему христиане выступают за музей в Святой Софии

Решение вернуть статус мечети собору Святой Софии вызвало бурю протестов

СНОБ
Пигменты гигантских моллюсков перевели ультрафиолет в нужный фотосимбионтам свет Пигменты гигантских моллюсков перевели ультрафиолет в нужный фотосимбионтам свет

Световые взаимоотношения пигментов и симбионтов определяют окраску моллюсков

N+1
Думать ногами Думать ногами

Писатель Нина Дашевская рассказывает, как запустить движение в своей голове

Seasons of life
В нищете и в обиде В нищете и в обиде

7 звезд, которые, несмотря на непростое детство, смогли стать знаменитыми

Лиза
Как работают постановочные выборы в России Как работают постановочные выборы в России

Отрывок из книги Ивана Крастева о политической ситуации в России

СНОБ
Проклятые фильмы: 6 кинокартин, где актеров постигли несчастья Проклятые фильмы: 6 кинокартин, где актеров постигли несчастья

Фильмы, вокруг которых всё еще витает злой рок

Cosmopolitan
Чистим кондиционер своими руками: практические советы Чистим кондиционер своими руками: практические советы

Чистка кондиционера - обязательная и не такая уж сложная процедура

CHIP
The New Republic (США): смертоносное одиночество The New Republic (США): смертоносное одиночество

Кто такие одинокие люди, какова ключевая составляющая этого чувства и чем опасно

ИноСМИ
Восемь рассказов Линор Горалик Восемь рассказов Линор Горалик

Рассказы Линор Горалик — страшные, смешные, откровенные и жизненные

СНОБ
Моя попытка #5: как оправдать свои ожидания от интернет-знакомств Моя попытка #5: как оправдать свои ожидания от интернет-знакомств

Какие ожидания от онлайн-партнера могут оправдаться, а о каких стоит забыть

Cosmopolitan
7 древнейших храмов России 7 древнейших храмов России

О самых древних храмах России, некоторым из которых — больше 1000 лет

Культура.РФ
Забери себе слова. Как говорить о сексе Забери себе слова. Как говорить о сексе

Как услышать партнера и почему нужны стоп-слова?

СНОБ
Море дома Море дома

Как выглядеть отдохнувшей и загорелой без отпуска на побережье?

Лиза
Как бывший финансист из Лондона заработал 1,5 млрд рублей на сносе зданий в России Как бывший финансист из Лондона заработал 1,5 млрд рублей на сносе зданий в России

Как «Крашмаш» закрепился на рынке демонтажа

Forbes
Психологическое насилие: спасать отношения или себя? Психологическое насилие: спасать отношения или себя?

Абьюз: кто виноват и что делать

Psychologies
Кальций: в каких продуктах содержится и как определить дневную норму Кальций: в каких продуктах содержится и как определить дневную норму

Зачем нам нужен кальций в организме и как поддерживать его норму

РБК
Проверь себя: 5 типичных ошибок пользователей Android Проверь себя: 5 типичных ошибок пользователей Android

Какие опасные ошибки типичны для многих пользователей Андроид?

CHIP
Медийные лица и русская классика Медийные лица и русская классика

Тележурналистика за годы целевой пропаганды заметно деградировала

СНОБ
9 необычных способов использовать кофе 9 необычных способов использовать кофе

История взаимодействия человека и кофе полна взлетов и падений

Maxim
Лофтус Холл: самый известный в Ирландии дом с привидениями Лофтус Холл: самый известный в Ирландии дом с привидениями

По местным приданиям, привидения в доме появились после визита самого дьявола

Maxim
«Килограмм мяса из пробирки — это месяцы работы и тысячи долларов»: российский стартап о «напечатанном» мясе для KFC «Килограмм мяса из пробирки — это месяцы работы и тысячи долларов»: российский стартап о «напечатанном» мясе для KFC

Почему производство мяса из пробирки такое дорогое и долгое

VC.RU
Мне все равно, где писать Мне все равно, где писать

Интервью с писателем Борисом Акуниным

СНОБ
Открыть в приложении