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
Неспособность осознать ошибку помешала нарциссам научиться на опыте Неспособность осознать ошибку помешала нарциссам научиться на опыте

Люди с нарциссизмом не учатся на своих ошибках

N+1
Алкоголь и загрязнение воздуха включили в список модифицируемых факторов риска развития деменции Алкоголь и загрязнение воздуха включили в список модифицируемых факторов риска развития деменции

Число факторов риска развития деменции выросло до 12

N+1
«Не образумлюсь... Виноват» «Не образумлюсь... Виноват»

Михаил Барышников к 80-летию Иосифа Бродского

Playboy
Ирина Лылова: «В ресторанах редко встретишь классного шеф-кондитера» Ирина Лылова: «В ресторанах редко встретишь классного шеф-кондитера»

Ирина Лылова о своем отношении к профессии кондитера

Bones
Не родись красивым: знаменитые красотки и их самые обычные мужья Не родись красивым: знаменитые красотки и их самые обычные мужья

Эти звездные примеры уверяют нас в истине: противоположности притягиваются

Cosmopolitan
Что такое облачный гейминг и как играть в современные игры без мощного ПК или консоли Что такое облачный гейминг и как играть в современные игры без мощного ПК или консоли

Если ты не идёшь в компьютерный клуб, то компьютерный клуб идёт к тебе

Maxim
Я, мой муж и его любовница: история нашего карантина Я, мой муж и его любовница: история нашего карантина

Часто мы не слышим или неверно интерпретируем слова и намерения друг друга

Psychologies
Изменение климата укоротило гнездовой период финских птиц Изменение климата укоротило гнездовой период финских птиц

Как климатические изменения повлияли на финских птиц

N+1
Найден способ точного определения подлинности и чистоты алмазов Найден способ точного определения подлинности и чистоты алмазов

Уникальная методика анализа алмазов

Популярная механика
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
Три китайских фильма, запрещённых в Китае, но получивших международные премии Три китайских фильма, запрещённых в Китае, но получивших международные премии

Гонконгские и тайваньские режиссёры снимают кино на провокационные темы

Maxim
Пока границы с Грузией закрыты – обратите внимание на Владикавказ Пока границы с Грузией закрыты – обратите внимание на Владикавказ

Столица Северной Осетии-Алании – родина мифических нартов

GQ
Отключение нейронов таламуса заставило мышей-наркоманов забыть про морфин Отключение нейронов таламуса заставило мышей-наркоманов забыть про морфин

Ученые нашли новый способ лечения зависимостей

N+1
Подведены итоги печати живыми клетками в космосе Подведены итоги печати живыми клетками в космосе

Описаны результаты эксперимента по печати клеточных конструктов в космосе

Популярная механика
Ванны с морской солью: как правильно их «готовить» Ванны с морской солью: как правильно их «готовить»

Рассказываем, как устроить море в своей ванне

Psychologies
Переселение и прививки защитят кустарниковую сойку от лихорадки Западного Нила Переселение и прививки защитят кустарниковую сойку от лихорадки Западного Нила

Резервная популяция островной кустарниковой сойки снизит риск ее вымирания

N+1
11 лайфхаков, которые пригодятся при походе в ресторан 11 лайфхаков, которые пригодятся при походе в ресторан

Ешь, как профи!

Maxim
«Гибель Запада» и другие мемы «Гибель Запада» и другие мемы

Отрывок из книги Александра Долинина о том, как изменялись словесные формулы

N+1
Темная сторона отношений Темная сторона отношений

Теплые, уютные отношения или огонь и страсть?

Домашний Очаг
Time (США): десять лучших штуковин десятилетия Time (США): десять лучших штуковин десятилетия

Cписок важнейших устройств, вошедших в нашу жизнь за прошедшее десятилетие

ИноСМИ
Кровавая госпожа: изощренные пытки помещицы Салтычихи Кровавая госпожа: изощренные пытки помещицы Салтычихи

Неужели эта хрупкая барышня в прямом смысле слова пролила реки крови?

Cosmopolitan
Какие бывают масла: гид по главному компоненту в кулинарии Какие бывают масла: гид по главному компоненту в кулинарии

Мифы о жирах и жирных кислотах

Популярная механика
«Для него компания — дело всей жизни»: как бывший сенатор воюет с миллиардерами из списка Forbes за свой бизнес «Для него компания — дело всей жизни»: как бывший сенатор воюет с миллиардерами из списка Forbes за свой бизнес

Компания Petropavlovsk переживает третий с 2017 года корпоративный конфликт

Forbes
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
Икра Икра

Объемы потребления деликатеса вернулись на докризисный уровень

Bones
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
Как искали новую музыку в 80-е и 90-е. До Spotify, Apple и Яндекса Как искали новую музыку в 80-е и 90-е. До Spotify, Apple и Яндекса

Искать музыку в 80-х и 90-х было сложно, железобетонно надежно и круто

Maxim
Неэтичность, бардак с документами и культурный гэп. За что в Европе не любят российские стартапы Неэтичность, бардак с документами и культурный гэп. За что в Европе не любят российские стартапы

Главные препятствия для зарубежной экспансии российских стартапов

Inc.
Свободу Бритни Спирс! Что случилось с певицей, и почему она просит о помощи Свободу Бритни Спирс! Что случилось с певицей, и почему она просит о помощи

Бритни Спирс вот уже на протяжении 12 лет находится под опекой своего отца

Cosmopolitan
Открыть в приложении