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
Здравствуй, папа! Здравствуй, папа!

Помоги мужу понять свои ошибки и «исправиться»

Лиза
Бежевый — главный хит последних сезонов. Рассказываем, почему он выглядит дорого и модно, оставаясь при этом вневременным Бежевый — главный хит последних сезонов. Рассказываем, почему он выглядит дорого и модно, оставаясь при этом вневременным

Почему бежевый цвет ассоциируется с «новой роскошью»

Esquire
Автомобили и водители, которых боятся страховые. Секретный отчет Автомобили и водители, которых боятся страховые. Секретный отчет

Почему каршеринг чаще всего попадает в аварии и при чем здесь хип-хоп

РБК
Ошибочка вышла Ошибочка вышла

Что делать, если перепутала реквизиты, и деньги ушли не туда?

Лиза
Как ухаживать за кроссовками: 10 секретов, которые изменят твою жизнь Как ухаживать за кроссовками: 10 секретов, которые изменят твою жизнь

Как максимально «продлить жизнь» любимой паре сникеров?

Cosmopolitan
Time (США): десять лучших штуковин десятилетия Time (США): десять лучших штуковин десятилетия

Cписок важнейших устройств, вошедших в нашу жизнь за прошедшее десятилетие

ИноСМИ
Знакомьтесь, Botter – бренд с карибскими корнями, рожденный в Европе Знакомьтесь, Botter – бренд с карибскими корнями, рожденный в Европе

Чем примечательны работы дизайнеров Рашми Боттер и Лизи Херренберг

GQ
Какие бывают масла: гид по главному компоненту в кулинарии Какие бывают масла: гид по главному компоненту в кулинарии

Мифы о жирах и жирных кислотах

Популярная механика
Роскошные тачки и бриллианты: сколько и на чем зарабатывает Моргенштерн Роскошные тачки и бриллианты: сколько и на чем зарабатывает Моргенштерн

Разбираемся, откуда у рэпера Алишера Моргенштерна такие деньги

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

Эль Фаннинг: прекрасная и нежная, словно эльфийка

Playboy
Оптомеханическая система уменьшила квантовый шум при комнатной температуре Оптомеханическая система уменьшила квантовый шум при комнатной температуре

Устройство, которое способно подавлять до 15 процентов квантового шума

N+1
Аманда Сейфрид: «Стараюсь никого не осуждать» Аманда Сейфрид: «Стараюсь никого не осуждать»

Аманда Сейфрид – о неуверенности в себе и безотказном способе поднять настроение

Cosmopolitan
Лучшие документальные сериалы о спорте Лучшие документальные сериалы о спорте

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

GQ
Когда 3 мало, а 6 — уже много: почему у автомобиля 4 колеса Когда 3 мало, а 6 — уже много: почему у автомобиля 4 колеса

Почему подавляющее большинство легковых машин имеют 4 колеса?

Популярная механика
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
Что нужно знать об экземе: откуда берется, как проявляется и как лечить Что нужно знать об экземе: откуда берется, как проявляется и как лечить

Разбираемся, какие симптомы экземы опасны и как их лечить

РБК
Кушать подано! Кушать подано!

Знакомимся с меню русской классической драматургии

Культура.РФ
Астрономы увидели ультрафиолетовое свечение после взрыва белого карлика Астрономы увидели ультрафиолетовое свечение после взрыва белого карлика

Как в космосе производятся такие тяжелые металлы, как железо

N+1
13-й полет новозеландской ракеты обернулся потерей семи спутников 13-й полет новозеландской ракеты обернулся потерей семи спутников

Семь микроспутников потеряны безвозвратно из-за неисправности ракеты

Популярная механика
6 величайших сделок в истории спорта и моды 6 величайших сделок в истории спорта и моды

Основным источником дохода этих спортивных звезд являются рекламные контракты

GQ
Правде в глаза Правде в глаза

Никита Ефремов — о главной роли в сериале «Хороший человек»

Vogue
Как быстро заснуть и не чувствовать себя разбито на следующий день: 9 верных советов Как быстро заснуть и не чувствовать себя разбито на следующий день: 9 верных советов

Наверняка тебе знакомо это состояние двухчасового рассматривания потолка

Playboy
Водителей предупредили о ловушках, связанных с ОСАГО. В чем здесь дело? Водителей предупредили о ловушках, связанных с ОСАГО. В чем здесь дело?

Как страховщики навязывают автомобилистам невыгодные условия

РБК
Место под солнцем Место под солнцем

Чтобы осмотреть Крым, не хватит и месяца

Лиза
«Я» — первая буква алфавита: здоровый эгоизм «Я» — первая буква алфавита: здоровый эгоизм

Регулярная забота о себе критически важна для сохранения здоровья

Psychologies
Исчезающие народы Азии и Африки Исчезающие народы Азии и Африки

Почему ради этих исчезающих народов стоит ехать на край земли

GQ
Вышла из тени Вышла из тени

Почему актриса Дакота Джонсон спокойно относится к популярности

Grazia
Российские ученые описали структуру супертвердого борида вольфрама Российские ученые описали структуру супертвердого борида вольфрама

Ученые из Сколтеха синтезировали и описали свойства борида вольфрама

N+1
Открыть в приложении