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

Победа в очередной битве с раком мозга осталась за учеными Победа в очередной битве с раком мозга осталась за учеными

Эти препараты побуждают иммунные клетки съедать клетки злокачественных опухолей

Популярная механика
Хочу биг твин! Хочу биг твин!

Так уж повелось, что мотоциклы из Милуоки делят по семействам двигателей

Мото
Ветер ЦРУ Ветер ЦРУ

Правда ли, что группа Scorpions была связана с ЦРУ

Playboy
Как взорвать прогресс: разрушительная история динамита Как взорвать прогресс: разрушительная история динамита

История по-настоящему революционной взрывчатки

Популярная механика
Водителя оштрафовали за парковку во дворе дома. Как избежать проблем? Водителя оштрафовали за парковку во дворе дома. Как избежать проблем?

Водитель пожаловался на штраф за стоянку под запрещающим знаком

РБК
Кофе с кардамоном: польза и вред + лучшие рецепты Кофе с кардамоном: польза и вред + лучшие рецепты

Кофе с кардамоном гораздо полезнее, чем обычный бодрящий напиток?

Playboy
Time (США): что читает Иван? Time (США): что читает Иван?

В 60-е бытовало мнение, что в России гуманитарные науки преподаются слабо

ИноСМИ
The New Yorker (США): как люди воспитывают в себе несгибаемость и жизнеспособность The New Yorker (США): как люди воспитывают в себе несгибаемость и жизнеспособность

Какие элементы личных переживаний помогут преуспеть вопреки всем сложностям

ИноСМИ
10 шагов к успешной карьере 10 шагов к успешной карьере

Эти психологические приемы помогут на пути к достижению желанной цели

Psychologies
Правила жизни Сильвестра Сталлоне Правила жизни Сильвестра Сталлоне

Правила жизни кумира молодежи 90-х Сильвестра Сталлоне

Esquire
«Кусачее» солнышко «Кусачее» солнышко

У маленьких аллергиков летом часто возникает фотодерматоз

Лиза
Большое Никитское отступление Большое Никитское отступление

Знаменитая усадьба в центре Москвы может превратиться в большую стройку

Огонёк
Какая вы фитнес-личность? Способ полюбить спорт раз и навсегда Какая вы фитнес-личность? Способ полюбить спорт раз и навсегда

Найти правильную мотивацию могут и те, кто ненавидели физкультуру в детстве

Reminder
Как правильно загорать? Лучшие лайфхаки красивого загара для светлой кожи Как правильно загорать? Лучшие лайфхаки красивого загара для светлой кожи

Пока погода радует солнечными деньками, ловите момент – и загорайте!

Cosmopolitan
Ростех создал прибор для ускоренного заживления ран Ростех создал прибор для ускоренного заживления ран

Госкорпорация планирует вывести прибор на рынок осенью этого года

National Geographic
«Те, кто идёт в либеральную политику, не склонны действовать вместе»: главное из разговора Максима Каца с сообществом TJ «Те, кто идёт в либеральную политику, не склонны действовать вместе»: главное из разговора Максима Каца с сообществом TJ

Политик и урбанист Максим Кац отвечает на вопросы читателей

TJ
Диплом на колёсах: как студенты превращают автомобили в концепт-кары Диплом на колёсах: как студенты превращают автомобили в концепт-кары

Удивительные автомобили выпускников Skoda Academy

Популярная механика
«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
7 шагов от «ненавижу» к «люблю» 7 шагов от «ненавижу» к «люблю»

Часто любовь и ненависть — стороны одной медали

Psychologies
Купи! Купи! Купи! Купи! Купи! Купи!

Как объяснить ребенку, почему вы не можете прямо сейчас купить именно эту вещь

Домашний Очаг
Нет задачи делать «красиво»: Студия Лебедева рассказала, как работает нейросеть, которую выдавали за реального дизайнера Нет задачи делать «красиво»: Студия Лебедева рассказала, как работает нейросеть, которую выдавали за реального дизайнера

Алгоритм студии Лебедева создаёт логотипы на основе текстового описания

TJ
Шум воды и ветра заставил горных колибри общаться на рекордно высоких частотах Шум воды и ветра заставил горных колибри общаться на рекордно высоких частотах

Что показало новое исследование высокогорных ореад

N+1
Английская булавка: патент на нее продали за... $100 Английская булавка: патент на нее продали за... $100

Уолтер Хант совершил больше изобретений, чем кто-либо другой в мире

Популярная механика
Как создатель полицейского сериала может стать миллиардером в эпоху протестов против силовиков Как создатель полицейского сериала может стать миллиардером в эпоху протестов против силовиков

Сериал «Закон и порядок» стал одной из самых прибыльных телевизионных франшиз

Forbes
7 способов обмануть хищника 7 способов обмануть хищника

Как самые хитрые животные обманывают хищников

National Geographic
Анализ костей показал различия в привычках жителей средневековых Италии и Дании Анализ костей показал различия в привычках жителей средневековых Италии и Дании

Какими были образ жизни и диета двух, косвенно связанных между собой групп

National Geographic
Минус 80 за бортом: история антарктического вездехода «Харьковчанка» Минус 80 за бортом: история антарктического вездехода «Харьковчанка»

Задача антарктического вездехода — согреть любой ценой

Maxim
Это шутка? Настой базилика и другие «странные» советы звезд по уходу за волосами Это шутка? Настой базилика и другие «странные» советы звезд по уходу за волосами

Самые странные советы селебрити об уходе за волосами

Cosmopolitan
От От

В иные времена приборная доска была способом самовыражения дизайнеров

Популярная механика
«Это наш край»: как дело Фургала обратило внимание на проблемы Дальнего Востока и антимосковские настроения «Это наш край»: как дело Фургала обратило внимание на проблемы Дальнего Востока и антимосковские настроения

Массовые и длительные протесты как реакция на недовольство столичной политикой

TJ
Открыть в приложении