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
Семь простых способов продлить срок работы для своего смартфона Семь простых способов продлить срок работы для своего смартфона

Советы, которые действительно продлевают жизнь телефона

Maxim
Слишком много любви: если сын для мамы — партнер Слишком много любви: если сын для мамы — партнер

Чрезмерная любовь-страсть матери к сыну может разрушить его жизнь

Psychologies
Секс-символы нашего детства: гардемарины, мушкетеры и медведь Секс-символы нашего детства: гардемарины, мушкетеры и медведь

Мы их никогда не забудем, и за наше счастливое детство мерси боку

Cosmopolitan
Ирина Лылова: «В ресторанах редко встретишь классного шеф-кондитера» Ирина Лылова: «В ресторанах редко встретишь классного шеф-кондитера»

Ирина Лылова о своем отношении к профессии кондитера

Bones
Сухие и ломкие волосы у мужчин: причины и советы по уходу Сухие и ломкие волосы у мужчин: причины и советы по уходу

Когда вместо шевелюры — пучок сухого сена

Playboy
«Третий рейх. 16 историй о жизни и смерти» «Третий рейх. 16 историй о жизни и смерти»

Отрывок из книги «Третий рейх. 16 историй о жизни и смерти»

N+1
Перовскиты помогут дешево и эффективно получить водород из воды Перовскиты помогут дешево и эффективно получить водород из воды

Ученые объединили фотоэлектрохимический и фотовольтаический преобразователи

N+1
Как гладить мужскую рубашку: пошаговая инструкция и полезные лайфхаки Как гладить мужскую рубашку: пошаговая инструкция и полезные лайфхаки

Пора научиться правильно гладить рубашку

Playboy
Крыланы нашли короткий путь к дому при помощи когнитивной карты Крыланы нашли короткий путь к дому при помощи когнитивной карты

Крыланы срезали свой путь маршрутом, по которому до этого никогда не летали

N+1
Застрявшие миллиарды для обманутых дольщиков: Счетная палата сочла неэффективной господдержку покупателей жилья в недостроях Застрявшие миллиарды для обманутых дольщиков: Счетная палата сочла неэффективной господдержку покупателей жилья в недостроях

Фонд защиты прав дольщиков помог завершить возведение всего 3000 квартир

Forbes
Патриархальный рот: 16 языков, на которых говорят в России, находятся под угрозой исчезновения Патриархальный рот: 16 языков, на которых говорят в России, находятся под угрозой исчезновения

Исчезающие зыки, на которых говорят малые народы в России

Esquire
Диагноз по селфи. Как пять российских ученых научили искусственный интеллект оценивать людей по фото Диагноз по селфи. Как пять российских ученых научили искусственный интеллект оценивать людей по фото

Машины научились считывать характер человека по фото и делают это лучше людей

Forbes
Как нас обманывают на распродажах: 8 опасностей которые тебя поджидают на sale Как нас обманывают на распродажах: 8 опасностей которые тебя поджидают на sale

Сезонная распродажа таит в себе немало подводных камней.

Cosmopolitan
Елена Камбурова. Берегите нас, поэтов Елена Камбурова. Берегите нас, поэтов

«Вы хотите, чтобы и у нас случилась Пражская весна?!»

Караван историй
Ученые встретили в Черном море дельфина-альбиноса Ученые встретили в Черном море дельфина-альбиноса

Экспедиция встретила дельфина необычной окраски

N+1
Можно ли взорвать гранату выстрелом Можно ли взорвать гранату выстрелом

В кино пуля - идеальный детонатор, но в реальной жизни всё несколько сложнее

Популярная механика
Еще 12 самых знаменитых пари в истории Еще 12 самых знаменитых пари в истории

Самые удивительные споры в истории

Maxim
Пигменты гигантских моллюсков перевели ультрафиолет в нужный фотосимбионтам свет Пигменты гигантских моллюсков перевели ультрафиолет в нужный фотосимбионтам свет

Световые взаимоотношения пигментов и симбионтов определяют окраску моллюсков

N+1
Уроки истории: хотел ли Черчилль в 1945 году воевать со Сталиным? (The National Interest, США) Уроки истории: хотел ли Черчилль в 1945 году воевать со Сталиным? (The National Interest, США)

Могла ли Вторая мировая война немедленно перейти в третью мировую?

ИноСМИ
5 вымышленных животных, оказавшихся настоящими: от мифа к науке 5 вымышленных животных, оказавшихся настоящими: от мифа к науке

Некоторые существа, населяющие нашу планету, выглядят слишком фантастически

Популярная механика
Дом престарелых как бизнес-проект: как заработать на уходе за пожилыми с помощью государства Дом престарелых как бизнес-проект: как заработать на уходе за пожилыми с помощью государства

Построить успешный бизнес на частных пансионатах для пожилых людей непросто

Forbes
«Я была вице-президентом, но на переговорах меня принимали за секретаря». Основательницы IT-стартапов — о том, как избежать дискриминации «Я была вице-президентом, но на переговорах меня принимали за секретаря». Основательницы IT-стартапов — о том, как избежать дискриминации

Существует ли гендерная дискриминация в IT-отрасли

Forbes
Стихия земли, или нечто Стихия земли, или нечто

В нашем герое западная культура смешалась с Владимирской областью

Seasons of life
Родительские инвестиции.  Как бросить офис и зарабатывать 380 млн в год на частных детских садах Родительские инвестиции.  Как бросить офис и зарабатывать 380 млн в год на частных детских садах

Как открыть успешную сеть английских детских садов

Forbes
Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера

Вы точно знаете, как именно выбрали своего любимого человека?

Psychologies
5 легендарных мечей средневековой Европы 5 легендарных мечей средневековой Европы

Истории знаменитых клинков и их владельцев, живших во времена Средневековья

Популярная механика
Об одном забытом слове Об одном забытом слове

Что случилось с первой матцею московского первопечатника?

Наука и жизнь
Что делать, если попал в ДТП. Памятка Что делать, если попал в ДТП. Памятка

Что надо знать участникам автомобильной аварии?

РБК
Что мешает вам быть здоровой и счастливой? Что мешает вам быть здоровой и счастливой?

Можно ли быть здоровой и счастливой в амбициях и скоростях мегаполисов

Домашний Очаг
Открыть в приложении