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
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
Одна вокруг света. Ашрам и узкие горные тропы Одна вокруг света. Ашрам и узкие горные тропы

80-я серия о кругосветном путешествии: Гималаи и святое озеро Саттал

Forbes
Пирамиды, гольф, эчпочмаки и спикизи-бары: что посмотреть в Казани Пирамиды, гольф, эчпочмаки и спикизи-бары: что посмотреть в Казани

Идеи для поездки в Казань на выходные

РБК
Оргазм во сне: как подарить себе эротическую фантазию? Оргазм во сне: как подарить себе эротическую фантазию?

Как можно дарить себе эротические сказки, где всегда будет счастливый конец?

Psychologies
Что делать, если потерял смысл жизни: главные способы преодолеть апатию Что делать, если потерял смысл жизни: главные способы преодолеть апатию

Как вырваться из омута отчаяния

Playboy
7 cамых наглых взяточников в истории 7 cамых наглых взяточников в истории

Мелкие взяточники попадают в тюрьму. Крупные — в историю

Maxim
Как правильно забивать кальян в домашних условиях: пошаговая инструкция Как правильно забивать кальян в домашних условиях: пошаговая инструкция

Получи дымное удовольствие

Playboy
Правила жизни Джима Моррисона Правила жизни Джима Моррисона

Музыкант, умер в 1971 году в возрасте 27 лет

Esquire
«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
Космическая эра Бенедикта Редгроува Космическая эра Бенедикта Редгроува

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

Популярная механика
Эль Фаннинг: горячие фото актрисы, сыгравшей Екатерину Великую Эль Фаннинг: горячие фото актрисы, сыгравшей Екатерину Великую

Эль Фаннинг: прекрасная и нежная, словно эльфийка

Playboy
Человеческая слизь: зачем мы едим собственные сопли Человеческая слизь: зачем мы едим собственные сопли

Некоторые ученые предлагают даже... есть сопли, чтобы лучше себя чувствовать

Популярная механика
…И другие уликовые документы …И другие уликовые документы

Чекисты раскрыли группу, которая распространяла антикоммунистические листовки

Дилетант
«Пытался сбросить меня с 14 этажа»: Юлия Паршута об ужасах жизни с насильником «Пытался сбросить меня с 14 этажа»: Юлия Паршута об ужасах жизни с насильником

Юлия Паршута прошла через отношения с абьюзером

Cosmopolitan
Можно я вас обниму? Можно я вас обниму?

Интервью с театральным режиссером и создателем «Театра вкуса» Юрой Макеевым

Seasons of life
Как движение #MeToo трансформируется в российских реалиях Как движение #MeToo трансформируется в российских реалиях

Почему в России харассмент и абьюз не считаются серьезной проблемой

РБК
Правила жизни Эннио Морриконе Правила жизни Эннио Морриконе

Правила жизни итальянского композитора, аранжировщика и дирижера Эннио Морриконе

Esquire
Четыре сети со своими правилами ведения бизнеса: чем отличается развитие интернета в Индии, США, Китае и Европе Четыре сети со своими правилами ведения бизнеса: чем отличается развитие интернета в Индии, США, Китае и Европе

Интернет поделился на четыре самостоятельные части

VC.RU
Пора по парам? Как мужчина должен себя вести на парном свидании Пора по парам? Как мужчина должен себя вести на парном свидании

Что делать, если твоя девушка притащила на свидание свою лучшую подругу?

Maxim
Мыльная филология Мыльная филология

Татьяна Алешичева о втором сезоне «Моей гениальной подруги»

Weekend
Ученые обнаружили в космосе загадочный объект и странный свет Ученые обнаружили в космосе загадочный объект и странный свет

Явления, которые помогут разгадать некоторые фундаментальные загадки Вселенной

Популярная механика
KFC будет печатать наггетсы на биопринтере: мясо будущего KFC будет печатать наггетсы на биопринтере: мясо будущего

KFC в России начинает разработки по создания мяса с помощью 3D-биопринтера

Популярная механика
«Я боялась встретить Меладзе»: Рита Дакота об ужасном закулисье «Фабрики звезд» «Я боялась встретить Меладзе»: Рита Дакота об ужасном закулисье «Фабрики звезд»

Рита Дакота рассказала, что ей пришлось пережить на проекте «Фабрика звезд – 7»

Cosmopolitan
Польза и вред шоколада для здоровья мужчины: основные эффекты вкусного десерта Польза и вред шоколада для здоровья мужчины: основные эффекты вкусного десерта

Почему шоколад стоит добавить в стой рацион

Playboy
Туристы из будущего: 7 маршрутов для неукротимых оптимистов Туристы из будущего: 7 маршрутов для неукротимых оптимистов

Мечтаем об увлекательных маршрутах и манящих локациях

Playboy
Алина Фаркаш знает, как стать идеальной матерью: просто соблюдай эти правила! Алина Фаркаш знает, как стать идеальной матерью: просто соблюдай эти правила!

Любая женщина, решившая родить ребенка, должна прочитать эту статью

Cosmopolitan
История Уно Тие: как японская писательница основала самый успешный журнал мод и дала отпор патриархату История Уно Тие: как японская писательница основала самый успешный журнал мод и дала отпор патриархату

Писательница и законодательница мод Уно Тие — одна из самых ярких женщин XX века

Forbes
Какими будут антибиотики будущего: новое исследование Какими будут антибиотики будущего: новое исследование

Ученые исследовали взаимодействие природного антибиотика с его мишенью

Популярная механика
Удачное преображение: как изменился Александр Ревва после пластики Удачное преображение: как изменился Александр Ревва после пластики

Александр Ревва смог превратиться из комика в брутального мужчину

Cosmopolitan
Открыть в приложении