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
Брюс Дейсли: отключите внутреннего надсмотрщика, чтобы сделать работу менее ужасной Брюс Дейсли: отключите внутреннего надсмотрщика, чтобы сделать работу менее ужасной

Книга бывшего вице-президента Twitter о продуктивном спокойствии

Inc.
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
Как превратить фотографии в метафорические карты и поговорить с партнером? Как превратить фотографии в метафорические карты и поговорить с партнером?

Иногда мы не можем точно сказать, что с нами происходит и что нас волнует

Psychologies
Все разные, все равные. Как подготовить к школе особенного ребенка Все разные, все равные. Как подготовить к школе особенного ребенка

Отрывок из книги психолога Марьяны Безруких о воспитании особенных детей

Forbes
Одна вокруг света: отпустите меня в Гималаи, и я останусь там навсегда Одна вокруг света: отпустите меня в Гималаи, и я останусь там навсегда

77-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Славы много, денег мало: почему авторы видео в TikTok переходят на другие платформы Славы много, денег мало: почему авторы видео в TikTok переходят на другие платформы

У TikTok нет системы монетизации, бренды не понимают, как на ней продвигаться

VC.RU
Как миллиардеры Фридман и Авен создали в британском суде важный прецедент для исков о клевете Как миллиардеры Фридман и Авен создали в британском суде важный прецедент для исков о клевете

Чем уникально дело акционеров «Альфа-Групп» о персональных данных?

Forbes
Почему  в вашей розетке фаза, скорее всего, подключена справа? Почему  в вашей розетке фаза, скорее всего, подключена справа?

Имеет ли значение расположение контактов в розетке?

CHIP
Руководство по выбору художника и современной живописи Руководство по выбору художника и современной живописи

Как выбрать такую картину, чтобы пару лет спустя не жалеть о покупке

СНОБ
Забудьте про тайм-менеджмент, чтобы стать хозяином своей жизни Забудьте про тайм-менеджмент, чтобы стать хозяином своей жизни

Как концепт тайм-менеджмента мешает нам быть продуктивными

Inc.
Найти технологию и сделать её полезной: как устроена лаборатория Google ATAP, создавшая радар Soli и телефон Project Ara Найти технологию и сделать её полезной: как устроена лаборатория Google ATAP, создавшая радар Soli и телефон Project Ara

Главные задачи проекта ATAP

VC.RU
Все, что ты должна знать о пилинге: 6 видов салонных процедур и в чем разница Все, что ты должна знать о пилинге: 6 видов салонных процедур и в чем разница

Что такое пилинги и с чем их едят

Cosmopolitan
Китай запустил свой первый марсоход Китай запустил свой первый марсоход

Он прибудет к планете в феврале следующего года, а сядет в апреле

N+1
Правила жизни Уиллема Дефо Правила жизни Уиллема Дефо

Актер, Эпплтон, США, 65 лет

Esquire
«Работа в модельном бизнесе лишает уверенности в себе» «Работа в модельном бизнесе лишает уверенности в себе»

Принято считать, что работа моделью подтверждает девушке: она хороша собой

Psychologies
Носы с горбинкой: звезды с изюминкой, которые отказались от ринопластики Носы с горбинкой: звезды с изюминкой, которые отказались от ринопластики

Некоторые звезды превращают особенности своей внешности в изюминку

Cosmopolitan
Луч надежды: к очередной годовщине нераскрытого убийства главного редактора российского Forbes Пола Хлебникова Луч надежды: к очередной годовщине нераскрытого убийства главного редактора российского Forbes Пола Хлебникова

Попытки узнать правду об убийстве Пола Хлебникова обречены на провал

Forbes
11 фактов об изобретателе револьвера Сэмюэле Кольте 11 фактов об изобретателе револьвера Сэмюэле Кольте

Сэмюэль Кольт дружил с русскими царями и поджег родную школу

Maxim
Списали с натуры Списали с натуры

Загородный дом, оформленный студией “МК‑Интерио”

AD
Сам себе фармацевт Сам себе фармацевт

Как правильно хранить лекарства в квартире

Лиза
«Наша цель  — раздеть Лукашенко»: уехавший в Россию соперник белорусского президента о бегстве и стратегии оппозиции «Наша цель  — раздеть Лукашенко»: уехавший в Россию соперник белорусского президента о бегстве и стратегии оппозиции

Почему Валерий Цепкало не верит в честную победу Александра Лукашенко

Forbes
Последняя из «Унесенных ветром». Вспоминаем Оливию де Хэвилленд Последняя из «Унесенных ветром». Вспоминаем Оливию де Хэвилленд

За что Оливию де Хэвилленд чтили в Голливуде и почему называли легендой

РБК
Суперъяхты из «старых калош»: лодки богатейших людей мира, переделанные из военных кораблей и гражданских судов Суперъяхты из «старых калош»: лодки богатейших людей мира, переделанные из военных кораблей и гражданских судов

Зачем миллиардеры тратят деньги на перестройку старых лодок

Forbes
Со школьной скамьи: звезды, которые учились вместе – какими они были в те годы Со школьной скамьи: звезды, которые учились вместе – какими они были в те годы

Cвязь семерых знаменитостей до популярности, о которой вы не знали

Cosmopolitan
8 легенд Дикого Запада: от Бедовой Джейн до Буффало Билла 8 легенд Дикого Запада: от Бедовой Джейн до Буффало Билла

История Дикого Запада невероятно увлекательна. Это было время авантюристов

РБК
Можно попасть на миллион. Самые большие штрафы ГИБДД. Таблица Можно попасть на миллион. Самые большие штрафы ГИБДД. Таблица

Как простой автомобилист может быть оштрафован на сотни тысяч рублей?

РБК
Стрижка горячими ножницами — маркетинг? Мнение стилистов Стрижка горячими ножницами — маркетинг? Мнение стилистов

Как давно существует техника стрижки горячими ножницами и в чем ее смысл?

Cosmopolitan
6 неожиданных преимуществ игры в шахматы для твоей жизни, названных экспертом 6 неожиданных преимуществ игры в шахматы для твоей жизни, названных экспертом

Доставай доску!

Playboy
Сериал «Дивный новый мир»: «идеальное» общество будущего, бесконечные наслаждения и слишком много ненужного экшна Сериал «Дивный новый мир»: «идеальное» общество будущего, бесконечные наслаждения и слишком много ненужного экшна

Тот случай, когда книга была лучше

GQ
Открыть в приложении