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
От студентки-хиппи до несостоявшегося президента: эволюция стиля Хиллари Клинтон От студентки-хиппи до несостоявшегося президента: эволюция стиля Хиллари Клинтон

Трудно в это поверить, но когда-то Хиллари Клинтон была студенткой-хиппи

Cosmopolitan
Водитель задел столбик на заправке и уехал. За это его лишили прав Водитель задел столбик на заправке и уехал. За это его лишили прав

Разбираемся, как не лишиться прав на пустом месте

РБК
Камасутра, сэр! Приключения величайшего путешественника XIX века Ричарда Бёртона Камасутра, сэр! Приключения величайшего путешественника XIX века Ричарда Бёртона

Жизнь переводчика «Камасут­ры» Ричарда Бёртона полна захватывающих приключений!

Maxim
Как думать, чтобы накопить миллионы Как думать, чтобы накопить миллионы

Что нужно помнить начинающим инвесторам, чтобы накопить капитал

СНОБ
Последняя хозяйка усадьбы Горки Последняя хозяйка усадьбы Горки

Зинаида Григорьевна Морозова выложила огромную сумму за усадьбу Горки

Караван историй
Побег из Москвы Побег из Москвы

Андрей Рывкин написал рассказ о том, как рассыпаются иллюзорные ценности

Esquire
Водителя оштрафовали за парковку во дворе дома. Как избежать проблем? Водителя оштрафовали за парковку во дворе дома. Как избежать проблем?

Водитель пожаловался на штраф за стоянку под запрещающим знаком

РБК
Нейроны полосатого тела помогли переключить внимание между стимулами Нейроны полосатого тела помогли переключить внимание между стимулами

Нейроны полосатого тела играют важную роль в переключении внимания

N+1
На природу с комфортом: что такое глэмпинг и почему это идеальный вид отдыха в 2020 году На природу с комфортом: что такое глэмпинг и почему это идеальный вид отдыха в 2020 году

Отдых на природе в комфортных условиях

Esquire
Главные виды бород у мужчин — от трехдневной щетины до эспаньолки Главные виды бород у мужчин — от трехдневной щетины до эспаньолки

А у тебя какая борода?

Playboy
Переходы состояний активности мозга связали с появлением новых мыслей Переходы состояний активности мозга связали с появлением новых мыслей

Нейробиологи посчитали, что в день у человека сменяется более шести тысяч мслей

N+1
Закономерности движения молекулярного газа объяснят появление звездных «колыбелей» Закономерности движения молекулярного газа объяснят появление звездных «колыбелей»

Астрономы изучили движение молекулярного газа в Млечном пути

N+1
Найден способ точного определения подлинности и чистоты алмазов Найден способ точного определения подлинности и чистоты алмазов

Уникальная методика анализа алмазов

Популярная механика
Равноправие и уважение: почему многие девушки стремятся выйти за иностранца Равноправие и уважение: почему многие девушки стремятся выйти за иностранца

Чего же мы ищем в браке с мужчиной другой ментальности?

Cosmopolitan
Что за ракурс? Звездные пары, где девушка выше парня, но скрывает это Что за ракурс? Звездные пары, где девушка выше парня, но скрывает это

Звезды, которые выбирают особые ракурсы для фотографий из-за своего роста

Cosmopolitan
Морским и пресноводным рыбам пообещали проблемы с размножением к концу века Морским и пресноводным рыбам пообещали проблемы с размножением к концу века

Около 60% рыб к 2100 году окажутся в неприемлемых для них температурных условиях

N+1
Наши финансы в кризис: возможные стратегии Наши финансы в кризис: возможные стратегии

Кризис можно использовать как возможность «разобраться» с деньгами

Psychologies
Что читать на выходных: рассказ «Нефть» Данила Леховицера — о том, как нас сжирает то, что мы любим Что читать на выходных: рассказ «Нефть» Данила Леховицера — о том, как нас сжирает то, что мы любим

Читайте рассказ постоянного автора Esquire Данила Леховицера

Esquire
Аллергия на солнце: как защитить кожу и что делать, если она пострадала Аллергия на солнце: как защитить кожу и что делать, если она пострадала

Разбираемся, что нужно знать, чтобы распознать и убрать фотодерматит

РБК
Артемий Леонтьев: Москва, Адонай! Артемий Леонтьев: Москва, Адонай!

Отрывок из второй части дилогии Артемия Леонтьева «Рай и Ад»

СНОБ
Детям лучше на природе: так ли это и почему? Детям лучше на природе: так ли это и почему?

Контакт с природой очень важен для развития и благополучия ребенка

Psychologies
От От

В иные времена приборная доска была способом самовыражения дизайнеров

Популярная механика
Спутники помогли уличить китайских и северокорейских рыбаков в незаконном промысле Спутники помогли уличить китайских и северокорейских рыбаков в незаконном промысле

Комбинация четырех технологий позволила найти суда незаконной рыбной ловли

N+1
Кому грозит невроз Кому грозит невроз

Сегодня в помощи психотерапевта нуждается каждый пятый житель планеты

Лиза
ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР ЛиАЗ-667: история самого любимого автобуса в СССР

ЛиАЗ-667 - такой же символ эпохи, как автомат с газировкой

Популярная механика
Лекарства с морского дна: зачем внук Капитана Кусто строит «подводную МКС» за $135 млн Лекарства с морского дна: зачем внук Капитана Кусто строит «подводную МКС» за $135 млн

Внук знаменитого океанографа Жака-Ива Кусто решил продолжить семейное дело

Forbes
Какие цели преследуют бренды, восстанавливая памятники архитектуры Какие цели преследуют бренды, восстанавливая памятники архитектуры

Почему известные бренды восстанавливают архитектурные памятники?

GQ
Красивый опыт с горением спиртовых паров Красивый опыт с горением спиртовых паров

Наглядную демонстрацию горения паров увидеть не так-то просто

Популярная механика
8 фильмов о еде: «Вкус жизни», «Ешь, молись, люби» и другие 8 фильмов о еде: «Вкус жизни», «Ешь, молись, люби» и другие

Киноленты, в которых еда становится одним из главных героев

РБК
Открыть в приложении