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
Тайна Тайна

Они были знаменитыми, талантливыми и – несчастными

Cosmopolitan
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
Воздушные знаки: всё, что тебе надо знать о Близнецах, Весах и Водолеях Воздушные знаки: всё, что тебе надо знать о Близнецах, Весах и Водолеях

В чем сильные и слабые стороны воздушных знаков?

Cosmopolitan
Животные оказались действительно способны предсказывать землетрясения Животные оказались действительно способны предсказывать землетрясения

Ученые смогли доказать наличие у животных «шестого чувства» на землетрясения

Популярная механика
Художница, любовница, бунтарка: удивительная жизнь Леоноры Каррингтон Художница, любовница, бунтарка: удивительная жизнь Леоноры Каррингтон

История Леоноры Каррингтон — английской художницы и писательницы

Cosmopolitan
Космическая эра Бенедикта Редгроува Космическая эра Бенедикта Редгроува

Проект этого фотографа приурочен к 50-летию высадки человека на Луну

Популярная механика
Кому грозит невроз Кому грозит невроз

Сегодня в помощи психотерапевта нуждается каждый пятый житель планеты

Лиза
«Средневековье крупным планом» «Средневековье крупным планом»

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

N+1
Что делать, если мой гардероб состоит только из черных вещей Что делать, если мой гардероб состоит только из черных вещей

На примере молодого Тима Бертона разбираемся, как добавить в образы больше цвета

GQ
Как ездили в СССР: ограничения скорости, штрафы и дырки в правах Как ездили в СССР: ограничения скорости, штрафы и дырки в правах

Сто лет назад в российских городах существовали смешные лимиты скорости

РБК
Любимые автомобили Илона Маска Любимые автомобили Илона Маска

Любимые транспортные средства визионера и гения Илона Маска

GQ
И без пластики обошлись: звезды с птозом верних век, которых это не смущает И без пластики обошлись: звезды с птозом верних век, которых это не смущает

Некоторые знаменитости не комплексуют и умеют превращать недостатки в изюминку

Cosmopolitan
Метаанализ подтвердил связь количества самоубийств и лития в питьевой воде Метаанализ подтвердил связь количества самоубийств и лития в питьевой воде

Чем лития в воде меньше, тем реже в населенном пункте совершают суицид

N+1
ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР

ЛиАЗ-667 - такой же символ эпохи, как автомат с газировкой

Популярная механика
«Мой акционер — это Путин»: Венедиктов и другие журналисты о кризисе российских медиа «Мой акционер — это Путин»: Венедиктов и другие журналисты о кризисе российских медиа

Журналисты о том, что происходит в российских СМИ и есть ли шанс что-то изменить

Forbes
7 самых невероятных историй выживания человека 7 самых невероятных историй выживания человека

Эти люди не привыкли сдаваться ни при каких обстоятельствах

РБК
Не вся изолента одинакова: разбираемся в тонкостях Не вся изолента одинакова: разбираемся в тонкостях

Вы знали, что есть несколько разновидностей изоленты?

CHIP
Ловушка для родителей Ловушка для родителей

Праздники – отличное время, чтобы пообщаться с мамой и папой

Playboy
Ресторатор Игорь Витошинский — о снобизме, шашлыках и ресторанах в Европе Ресторатор Игорь Витошинский — о снобизме, шашлыках и ресторанах в Европе

Ресторатор Игорь Витошинский о развитии бизнеса во время карантина

РБК
Шпион, пришедший с неба Шпион, пришедший с неба

В истории холодной войны начиналась новая, очень динамично написанная страница

Дилетант
Международные венчурные фонды вложили $4,5 млн в созданный в России технологичный ДМС Международные венчурные фонды вложили $4,5 млн в созданный в России технологичный ДМС

В этот проект вложились венчурные фонды AddVenture, Target Global и LVL1

Forbes
Как продлить жизнь любимым вещам: 26 простых лайфхаков Как продлить жизнь любимым вещам: 26 простых лайфхаков

Учимся бережнее относиться к вещам

Cosmopolitan
«Реальным пацанам» 10 лет! Как изменились главные герои — тогда и сейчас «Реальным пацанам» 10 лет! Как изменились главные герои — тогда и сейчас

Сериал «Реальные пацаны» отмечает свое десятилетие

Cosmopolitan
Влюбленный в смерть: безумный доктор, который прожил с трупом 7 лет Влюбленный в смерть: безумный доктор, который прожил с трупом 7 лет

Очередная история, которая доказывает, что реальность причудливее вымысла

Cosmopolitan
Создатели MSQRD рассказали об уходе из Facebook и новом проекте Loóna, в который уже инвестировала Наталья Водянова Создатели MSQRD рассказали об уходе из Facebook и новом проекте Loóna, в который уже инвестировала Наталья Водянова

Интервью с создателями приложения, которое помогает уснуть

VC.RU
Как раздеть девушку догола так, чтобы ей понравилось: 12 дельных советов Как раздеть девушку догола так, чтобы ей понравилось: 12 дельных советов

А ты умеешь делать это правильно?

Playboy
Гигантским древним пингвинам нашли костных двойников на севере Тихого океана Гигантским древним пингвинам нашли костных двойников на севере Тихого океана

Ими оказались плотоптериды, ныне вымершие родственники олушей

N+1
Как миллиардеры Фридман и Авен создали в британском суде важный прецедент для исков о клевете Как миллиардеры Фридман и Авен создали в британском суде важный прецедент для исков о клевете

Чем уникально дело акционеров «Альфа-Групп» о персональных данных?

Forbes
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
Открыть в приложении