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
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
Почему объективизация нам просто необходима Почему объективизация нам просто необходима

Когда и почему объективизация нам просто необходима

СНОБ
12 фактов о Петре Яне — новом чемпионе UFC из России 12 фактов о Петре Яне — новом чемпионе UFC из России

Все, что ты хотел знать о новом российском чемпионе UFC Петре Яне

Maxim
Утвердили — и отказали: Гослинг, Сталлоне и другие актеры, уволенные со съемок Утвердили — и отказали: Гослинг, Сталлоне и другие актеры, уволенные со съемок

То, что актера утвердили на роль, еще не значит, что он ее сыграет

Cosmopolitan
История самого известного наряда Жаклин Кеннеди — розового костюма, в котором она была в день убийства мужа История самого известного наряда Жаклин Кеннеди — розового костюма, в котором она была в день убийства мужа

Аккуратный розовый костюм Жаклин Кеннеди, вошедший в историю

Esquire
Ну просто довели! Ну просто довели!

Иногда на работе случаются неприятные конфликтные ситуации

Лиза
Как сохранить самоуважение во времена больших перемен Как сохранить самоуважение во времена больших перемен

Как не скатиться к негативному самовосприятию во время жизненного кризиса?

Psychologies
Миллиардер Марк Кьюбан дал 4 совета, как эффективно управлять деньгами Миллиардер Марк Кьюбан дал 4 совета, как эффективно управлять деньгами

4 лучших совета Марка Кьюбана о том, как эффективно управлять личными финансами

Inc.
Как я делал Как я делал

Повар Рома Редман о том, как открывал свой канал на YouTube

Bones
Кто стоит за Джессикой Рэббит: судьбы женщин, которые создали культовый образ Кто стоит за Джессикой Рэббит: судьбы женщин, которые создали культовый образ

Джессика — единственный вымышленный персонаж, появившийся на обложке Playboy

Cosmopolitan
«Я хочу показать, что можно спать 8,5 часов в сутки и управлять двумя компаниями». Джек Дорси — о культуре, ценностях и совершенстве «Я хочу показать, что можно спать 8,5 часов в сутки и управлять двумя компаниями». Джек Дорси — о культуре, ценностях и совершенстве

Что писал и говорил в разные годы Джек Дорси

Inc.
Сколько тебе нужно белка, чтобы нарастить мышечную массу? Ответы на главные вопросы о протеине Сколько тебе нужно белка, чтобы нарастить мышечную массу? Ответы на главные вопросы о протеине

Сколько именно протеина стоит съедать для заветного результата?

Playboy
Физики создали мультиинструмент для изучения квантовых материалов Физики создали мультиинструмент для изучения квантовых материалов

Физики создали прибор для изучения свойств квантовых материалов

N+1
Новая этика в открытом космосе Новая этика в открытом космосе

Василий Корецкий о «Крови машин»

Weekend
Со школьной скамьи: звезды, которые учились вместе – какими они были в те годы Со школьной скамьи: звезды, которые учились вместе – какими они были в те годы

Cвязь семерых знаменитостей до популярности, о которой вы не знали

Cosmopolitan
Основатель WordPress объяснил, почему нельзя платить удаленщикам меньше в зависимости от места проживания Основатель WordPress объяснил, почему нельзя платить удаленщикам меньше в зависимости от места проживания

Основателя компании Automattic иногда называют «евангелистом удалённой работы»

Inc.
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
Точка компромисса. Как мать и дочь придумали платформу, которая учит очень разных людей работать вместе Точка компромисса. Как мать и дочь придумали платформу, которая учит очень разных людей работать вместе

Платформа, помогающая людям понимать и принимать коллег

Forbes
«Мозг материален» «Мозг материален»

Одна из глав книги «Мозг материален» Аси Казанцевой

N+1
Роды в 12, алкоголизм и слава: удивительная жизнь Ареты Франклин, королевы соула Роды в 12, алкоголизм и слава: удивительная жизнь Ареты Франклин, королевы соула

Жизнь Арета Франклин была вовсе не так прекрасна, как её достижения в музыке

Cosmopolitan
Правила жизни Уиллема Дефо Правила жизни Уиллема Дефо

Актер, Эпплтон, США, 65 лет

Esquire
Кто сказал, что у мужчин нет домашних обязанностей? Кто сказал, что у мужчин нет домашних обязанностей?

Как справедливо разделить домашние обязанности?

GQ
Сад камней Сад камней

Обустраиваем габионы на даче своими руками

Лиза
Кто встает на защиту схиигумена Сергия Кто встает на защиту схиигумена Сергия

Схиигумен Сергий и его проповедь — естественное следствие пропаганды ненависти

СНОБ
На дне бутылки: Дауни, Харди, Аффлек и другие веселые звездные алкоголики На дне бутылки: Дауни, Харди, Аффлек и другие веселые звездные алкоголики

Порой алкоголики бывают веселыми и обаятельными, как герои нашей подборки

Cosmopolitan
У компа была «собака» У компа была «собака»

55 лет назад появилась электронная почта

Огонёк
Правила жизни Алексея Пажитнова Правила жизни Алексея Пажитнова

Правила жизни создателя игры «Тетрис» Алексея Пажитнова

Esquire
«Ощущение» Хана «Ощущение» Хана

Современные танцевальные труппы сегодня — это модель мира в миниатюре

Seasons of life
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
Открыть в приложении