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
Рыжих лисиц и песцов уличили в поедании человеческих объедков в среднем палеолите Рыжих лисиц и песцов уличили в поедании человеческих объедков в среднем палеолите

42 тысячи лет назад рыжие лисы и песцы кормились остатками человеческой добычи

N+1
Что за детский сад? Что за детский сад?

Современная квартира, вызывающая ностальгические чувства

AD
Оспу состарили и признали изначально несмертельной Оспу состарили и признали изначально несмертельной

Одна из самых страшных болезней человека изначально была «не страшнее гриппа»

N+1
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
Метаболит кишечного микробиома нарушил функции эндотелия Метаболит кишечного микробиома нарушил функции эндотелия

Что приводит к эндотелиальной дисфункции сосудов?

N+1
Почему Антуан Гризманн так и не смог стать новым лидером «Барселоны»? Почему Антуан Гризманн так и не смог стать новым лидером «Барселоны»?

От чемпиона мира ждали лидерства в одном из лучших клубов Испании

GQ
Звезд хватает. 8 женщин, которые воспитывают чемпионов по всей России Звезд хватает. 8 женщин, которые воспитывают чемпионов по всей России

Наставницы, воспитавшие звезд в разных видах спорта

Forbes
Спорт в Третьем рейхе: как идеология влияла на футбол Спорт в Третьем рейхе: как идеология влияла на футбол

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

Популярная механика
Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера

Вы точно знаете, как именно выбрали своего любимого человека?

Psychologies
Как работают постановочные выборы в России Как работают постановочные выборы в России

Отрывок из книги Ивана Крастева о политической ситуации в России

СНОБ
Ситуация напоминает 2015 год: как бизнес платит по счетам в пандемию Ситуация напоминает 2015 год: как бизнес платит по счетам в пандемию

Как российские компании расплачивались с поставщиками в пандемию

Forbes
Мне все равно, где писать Мне все равно, где писать

Интервью с писателем Борисом Акуниным

СНОБ
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
В нашей галактике существует лишь 36 развитых цивилизаций В нашей галактике существует лишь 36 развитых цивилизаций

Отсутствие сигналов от других развитых цивилизаций — очень плохая новость

Популярная механика
Как сделать свою квартиру уютнее: простые советы для тех, кто не может собраться Как сделать свою квартиру уютнее: простые советы для тех, кто не может собраться

Пора уже заняться своим личным пространством

Playboy
«Идеальный фаундер — абсолютная утопия». Как строить отношения, когда в компании много партнёров «Идеальный фаундер — абсолютная утопия». Как строить отношения, когда в компании много партнёров

Сооснователь Skillbox о том, как добиться коллективного соглашения в компании

Inc.
«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
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
Биоэкономику назвали угрозой лесным массивам Европы Биоэкономику назвали угрозой лесным массивам Европы

После 2015 года в регионе начало наблюдаться активное сведение лесов

N+1
Как легко бросить курить? 8 способов, которые работают Как легко бросить курить? 8 способов, которые работают

Эффективные приемы, помогающие бросить курить раз и навсегда

Playboy
«Требуем расстрелять нашего сына»: самый молодой преступник в СССР «Требуем расстрелять нашего сына»: самый молодой преступник в СССР

Владимир Винничевский — самый молодой серийный убийца в СССР

Cosmopolitan
Как победить в любом споре и засыпать оппонента убедительными аргументами Как победить в любом споре и засыпать оппонента убедительными аргументами

Овладеваем искусством убеждать

Playboy
Место на карте: Золотые горы Алтая Место на карте: Золотые горы Алтая

Знакомимся с историей легендарных природных памятников России

Культура.РФ
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
Лучшие документальные сериалы о спорте Лучшие документальные сериалы о спорте

Если вы хотите погрузиться в реальные спортивные истории, советуем эти сериалы

GQ
Ворочают миллионами: сколько зарабатывает десятка самых богатых русских звезд Ворочают миллионами: сколько зарабатывает десятка самых богатых русских звезд

Сколько зарабатывают и на что тратят деньги самые богатые русские звезды до 40?

Cosmopolitan
Дублер для кандидата Дублер для кандидата

Кто может стать напарницей Джо Байдена?

Огонёк
Забери себе слова. Как говорить о сексе Забери себе слова. Как говорить о сексе

Как услышать партнера и почему нужны стоп-слова?

СНОБ
На «Балтике» в ООН На «Балтике» в ООН

Рейс этого судна вошел не только в российскую, но и мировую политическую историю

Дилетант
Открыть в приложении