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
С любовью к природе: 5 российских экобрендов одежды, созданных женщинами С любовью к природе: 5 российских экобрендов одежды, созданных женщинами

Модная индустрия может быть экологичной

Forbes
Сезонное обострение Сезонное обострение

В бунтари записались ребята покрупнее

Vogue
«Он Ленина на *** послал!» «Он Ленина на *** послал!»

Третьего ареста он ждал в 1937 году, однако его арестовали уже после ежовщины

Дилетант
Электрическая паутина справилась с задачами настоящей Электрическая паутина справилась с задачами настоящей

Инженеры изготовили паутину, которая воспроизводит функции ловчей сети паука

N+1
Парный выход Парный выход

Как российские селебрити проводят время со своими детьми

Grazia
Как поступить, если вы изменили партнеру, но не хотите расставаться Как поступить, если вы изменили партнеру, но не хотите расставаться

Вы изменили партнеру. Как поступить, чтобы сохранить отношения?

Psychologies
Кровный враг: почему укус комара так чешется Кровный враг: почему укус комара так чешется

Ох уж этот протяжный раздражающий писк над ухом

Популярная механика
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
Когнитивный диссонанс Кремля: чем хабаровский протест опасен для власти Когнитивный диссонанс Кремля: чем хабаровский протест опасен для власти

Чтобы справится с хабаровским протестом, Кремлю придется переступать через себя

Forbes
Плюсы и минусы поддержки IT отрасли Плюсы и минусы поддержки IT отрасли

Правительство РФ утвердило беспрецедентные меры для поддержки IT-сферы

СНОБ
Антиутопия общих мест Антиутопия общих мест

Татьяна Алешичева о «Дивном новом мире»

Weekend
Тайны советской разведки: микроточки с информацией Тайны советской разведки: микроточки с информацией

Микроточка: бесцветные письма и как их можно было прочитать

Популярная механика
Зомби на дне: что превращает обитателей океана в «живых мертвецов» Зомби на дне: что превращает обитателей океана в «живых мертвецов»

Среди морских звезд распространяется убийственная эпидемия

Популярная механика
«Говорят, я копирую Стива Джобса во всём»: история создателя китайских смартфонов Smartisan Ло Юнхао «Говорят, я копирую Стива Джобса во всём»: история создателя китайских смартфонов Smartisan Ло Юнхао

Ло Юнхао не раз сравнивал свою компанию с Apple

VC.RU
7 спортивных занятий для тех, кто не любит бег 7 спортивных занятий для тех, кто не любит бег

Что делать, если бегать вы не любите или не хотите?

РБК
Астрономы впервые увидели исчезновение короны черной дыры Астрономы впервые увидели исчезновение короны черной дыры

Корона вокруг сверхмассивной черной дыры сначала исчезла, а потом восстановилась

N+1
Юноша с жемчужной сережкой: 2020-й — год, когда мужчины полюбили украшения из жемчуга Юноша с жемчужной сережкой: 2020-й — год, когда мужчины полюбили украшения из жемчуга

Знаменитые мужчины полюбили жемчужные бусы, кольца и серьги

Esquire
Что нужно, чтобы стать тату-мастером: пошаговая инструкция освоения профессии Что нужно, чтобы стать тату-мастером: пошаговая инструкция освоения профессии

Готов превратиться в крутого тату-мастера?

Playboy
Миллионы за стереотипы. Как София Вергара стала одной из самых высокооплачиваемых актрис мира Миллионы за стереотипы. Как София Вергара стала одной из самых высокооплачиваемых актрис мира

Мать-одиночка, предпринимательница и женщина, пережившая рак

Forbes
5 старинных и легендарных мечей Азии 5 старинных и легендарных мечей Азии

Самые необычные мечи, созданные азиатским оружейным гением

Популярная механика
Каково это — быть бездомным актером и фотографом Каково это — быть бездомным актером и фотографом

Последние годы жизнь Марка Рэя была похожа на реалити-шоу

Esquire
ЗИС-110 vs Packard 180: как в СССР содрали американский “членовоз” ЗИС-110 vs Packard 180: как в СССР содрали американский “членовоз”

Любимый автомобиль Сталина — Packard 180 или ЗИС-110?

Популярная механика
В плейлист: Илья Лагутенко выбрал 10 лучших песен для долгой прогулки В плейлист: Илья Лагутенко выбрал 10 лучших песен для долгой прогулки

Илья Лагутенко составил плейлист из идеальных песен для долгой прогулки

Forbes
«В современной экономике ценность имеют только люди». Интервью с создателями маркетплейса, где можно продать свое время или купить чужое «В современной экономике ценность имеют только люди». Интервью с создателями маркетплейса, где можно продать свое время или купить чужое

Кирилл Горюнов и Влас Лезин запустили в США маркетплейс Human IPO

Inc.
Правила жизни Джима Моррисона Правила жизни Джима Моррисона

Музыкант, умер в 1971 году в возрасте 27 лет

Esquire
Кому грозит невроз Кому грозит невроз

Сегодня в помощи психотерапевта нуждается каждый пятый житель планеты

Лиза
Портрет Солнца: что ученые узнали благодаря рекордно близким фотографиям светила Портрет Солнца: что ученые узнали благодаря рекордно близким фотографиям светила

Никогда раньше наше светило не наблюдали так близко

Forbes
Мал, да удал: 7 малоизвестных фактов о Ватикане Мал, да удал: 7 малоизвестных фактов о Ватикане

Семь занятных фактов о карликовом государстве Ватикан

Популярная механика
8 самых популярных заблуждений о мозге 8 самых популярных заблуждений о мозге

Эта инструкция должна прилагаться к каждому мозгу!

Maxim
Открыть в приложении