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
Современные сказки: Мулан добилась равной оплаты труда, а Красная Шапочка отучила волка приставать к женщинам Современные сказки: Мулан добилась равной оплаты труда, а Красная Шапочка отучила волка приставать к женщинам

Отрывок из книги «Золушка и стеклянный потолок: и другие феминистские сказки»

Forbes
La Vanguardia (Испания): полезно ли есть больше двух яиц в неделю? La Vanguardia (Испания): полезно ли есть больше двух яиц в неделю?

Сколько яиц можно есть и как рекомендуют их употреблять?

ИноСМИ
Средства для очищения кожи: польза или вред? Средства для очищения кожи: польза или вред?

У наших любимых средств для очищения кожи грязное прошлое

Psychologies
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
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
Сериал «Проклятая»: феминистическая версия легенды о Короле Артуре Сериал «Проклятая»: феминистическая версия легенды о Короле Артуре

Мрачная сказка для тех, кто не знает, что посмотреть сезона «Ведьмака»

GQ
11 фактов об изобретателе револьвера Сэмюэле Кольте 11 фактов об изобретателе револьвера Сэмюэле Кольте

Сэмюэль Кольт дружил с русскими царями и поджег родную школу

Maxim
Джонни Депп и Эмбер Херд судятся в Лондоне. В чем они обвиняют друг друга Джонни Депп и Эмбер Херд судятся в Лондоне. В чем они обвиняют друг друга

Почему от судебных слушаний Джонни Деппа и Эмбер Херд невозможно оторваться

РБК
Nature (Великобритания): как «Фейсбук», «Твиттер» и другие массивы данных сделали революцию в социологии Nature (Великобритания): как «Фейсбук», «Твиттер» и другие массивы данных сделали революцию в социологии

В лагере социологов разгорелась своего рода борьба за власть

ИноСМИ
Экология темного неба Экология темного неба

Мы рискуем вовсе забыть, как выглядит чистое ночное небо

Популярная механика
«Оттепель: События. Март 1953 — август 1968 года» «Оттепель: События. Март 1953 — август 1968 года»

Отрывок из книги Сергея Чупринина, посвященный событиям октября 1962 года

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

Ешь, как профи!

Maxim
Все просто бесит! Все просто бесит!

Раздражает абсолютно всё. Почему так происходит и как это исправить?

Лиза
Как заставить себя делать то, что не хочется: 9 способов борьбы с ленью Как заставить себя делать то, что не хочется: 9 способов борьбы с ленью

Как справиться со своей ленью?

Playboy
Кому грозит невроз Кому грозит невроз

Сегодня в помощи психотерапевта нуждается каждый пятый житель планеты

Лиза
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
Она позволила делать с собой все: страшный перформанс Марины Абрамович Она позволила делать с собой все: страшный перформанс Марины Абрамович

Никто не знал, до какой чего могут дойти люди, которым дали абсолютную власть

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
«Средневековье крупным планом» «Средневековье крупным планом»

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

N+1
Как простой парень из Сибири Рахим Абрамов заработал миллионы в тиктоке и стал музыкантом Как простой парень из Сибири Рахим Абрамов заработал миллионы в тиктоке и стал музыкантом

Интервью с блогером Рахимом Абрамовым

GQ
Почему авокадо полезно: научные аргументы Почему авокадо полезно: научные аргументы

Как выбирать, хранить и готовить авокадо

РБК
Там, где стены Там, где стены

Как соединить деревенский быт и традиции с гастрономическими экспериментами

Seasons of life
Глазами иностранца: повышает ли знание нескольких языков ваши шансы на успех Глазами иностранца: повышает ли знание нескольких языков ваши шансы на успех

Какой иностранный язык после английского стоит выучить следующим

Forbes
Как выбрать лучшую судьбу: взгляд с Востока Как выбрать лучшую судьбу: взгляд с Востока

Разбираемся в восточном взгляде на то, как достичь счастья

Psychologies
Как всё успевать, когда у вас миллион срочных дел. Метод временных блоков Как всё успевать, когда у вас миллион срочных дел. Метод временных блоков

Управленческий талант проявляется в том, чтобы контролировать время

Inc.
Почему после Лукашенко Белоруссия «уйдет» на Запад Почему после Лукашенко Белоруссия «уйдет» на Запад

У белорусов есть историческая альтернатива советской ностальгии

СНОБ
Химия и пол Химия и пол

Ксения Рождественская об «Опасном элементе» Марджан Сатрапи

Weekend
Призраки и записки в носке: 5 случаев, когда жертвы указали на собственных убийц Призраки и записки в носке: 5 случаев, когда жертвы указали на собственных убийц

Не только в триллерах жертвы подсказывали, где искать их убийц, оно и в жизни

Cosmopolitan
Зачем мы спорим? Зачем мы спорим?

Бывают люди, которых хлебом не корми — дай поспорить

Psychologies
Открыть в приложении