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
11 лайфхаков, которые пригодятся при походе в ресторан 11 лайфхаков, которые пригодятся при походе в ресторан

Ешь, как профи!

Maxim
Кроме костюма: необычные наряды, в которых женились знаменитые мужчины Кроме костюма: необычные наряды, в которых женились знаменитые мужчины

Идеи свадебных костюмов от Мика Джаггера, Джона Леннона и не только

Esquire
Вместо некролога: Конституция России 1993-2020 Вместо некролога: Конституция России 1993-2020

Краткие, но яркие итоги жизни «ельцинская» конституции 1993 года

Forbes
«Впереди только умирание». Почему после референдума по поправкам началась волна репрессий «Впереди только умирание». Почему после референдума по поправкам началась волна репрессий

Как волна политических преследований связана с новой Конституцией

СНОБ
История премии Bad Sex in Fiction Award: кто и за что получал награду за худшее описание секса в литературе История премии Bad Sex in Fiction Award: кто и за что получал награду за худшее описание секса в литературе

Почему неуклюжая сцена секса еще не значит, что роман плохой?

Esquire
Сапеги Сапеги

Эта польско-литовская династия имеет прямое отношение и к России

Дилетант
Из элитной стюардессы в суперзвезду: как Юлии Зиверт удалось покорить шоу-бизнес Из элитной стюардессы в суперзвезду: как Юлии Зиверт удалось покорить шоу-бизнес

Как бывшая стюардесса добилась невероятного успеха?

Cosmopolitan

Этим золотым мальчикам досталось сразу несколько бонусов

Cosmopolitan
Место на карте: Байкал Место на карте: Байкал

Знакомимся с историей легендарных природных памятников России

Культура.РФ
Объемное пространство плоских декораций Объемное пространство плоских декораций

Как использование LED-экранов перевернуло процесс создания кино с ног на голову

Популярная механика
Женщина с безупречным вкусом: 8 модных правил Коко Шанель, актуальных сегодня Женщина с безупречным вкусом: 8 модных правил Коко Шанель, актуальных сегодня

Коко Шанель вошла в историю не только как модельер

Cosmopolitan
Яркий символ лугов Яркий символ лугов

Характерный мазок дивного лугового полотна — высокий раскидистый донник!

Наука и жизнь
Голуби и вороны-свистуны лишились сна из-за городского освещения Голуби и вороны-свистуны лишились сна из-за городского освещения

Ночное освещение нарушило структуру и продолжительность сна у двух видов птиц

N+1
Призрачный рейс 401: духи капитана и авиамеханика предупреждали об опасности Призрачный рейс 401: духи капитана и авиамеханика предупреждали об опасности

Обычный рейс Нью-Йорк — Майами. Ничего не предвещало беды

Cosmopolitan
Цой жив Цой жив

Виктор Цой погиб в автокатастрофе в Юрмале 15 августа 1990 года

Esquire
Чистота — не залог здоровья, или Как химические средства способствуют развитию болезней у женщин. Отрывок из книги британской феминистки Кэролайн Криадо Перес Чистота — не залог здоровья, или Как химические средства способствуют развитию болезней у женщин. Отрывок из книги британской феминистки Кэролайн Криадо Перес

Глава из книги феминистки Кэролайн Криадо Перес о гендерном неравенстве

СНОБ
Найти альтернативу подвигам: как остановить и обезвредить эмоциональное выгорание среди женщин Найти альтернативу подвигам: как остановить и обезвредить эмоциональное выгорание среди женщин

Почему важно научиться отдыхать и как компании могут помочь в этом сотрудникам

Forbes
Икра Икра

Объемы потребления деликатеса вернулись на докризисный уровень

Bones
Прыщи — от молока, отеки — от сладкого: как съеденное влияет на внешность Прыщи — от молока, отеки — от сладкого: как съеденное влияет на внешность

Часто провокаторы неприятностей с кожей находятся на твоей тарелке

Cosmopolitan
#пронауку: 8 аргументов в пользу веганства #пронауку: 8 аргументов в пользу веганства

Разбираемся, почему люди активно переходят на растительный рацион

РБК
«12 стульев» не по-русски, или Ильф и Петров в иностранном кино «12 стульев» не по-русски, или Ильф и Петров в иностранном кино

Эксперты насчитывают от 13 до 16 экранизаций книги «Двенадцать стульев»

Maxim
Мода 90-х в России — какой мы ее помним? Самая популярная одежда того времени Мода 90-х в России — какой мы ее помним? Самая популярная одежда того времени

Вспоминаем тренды русских 90-х

Cosmopolitan
Сантьяго Ластра: «Время ненужных инноваций уходит» Сантьяго Ластра: «Время ненужных инноваций уходит»

Интервью с мексиканским шеф-поваром Сантьяго Ластра

Bones
Домашняя магия Домашняя магия

7 способов сделать из маленькой квартиры большую

Лиза
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
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
Медвежьи павианы увидели в зоологах сородичей высокого ранга Медвежьи павианы увидели в зоологах сородичей высокого ранга

Даже привыкнув к зоологам, павианы всё равно чувствовали в них угрозу

N+1
Опытным шитьем Опытным шитьем

Знакомимся с дизайнерами, которые исследуют отношения между одеждой и телом

Seasons of life
Саша Савельева: Саша Савельева:

Саша Савельева — о своей самоизоляции, материнстве и отношениях с мужем

Караван историй
Открыть в приложении