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
Как раздать вай-фай с айфона на ноутбук или другой смартфон Как раздать вай-фай с айфона на ноутбук или другой смартфон

Как раздать интернет с айфона на любые устройства

CHIP
Искусство неловкого молчания. Тайное оружие Илона Маска и Стива Джобса Искусство неловкого молчания. Тайное оружие Илона Маска и Стива Джобса

У основателей Tesla и Apple есть кое-что общее — «правило неловкого молчания»

Inc.
Почему объективизация нам просто необходима Почему объективизация нам просто необходима

Когда и почему объективизация нам просто необходима

СНОБ
Как убитый: 6 неожиданных фактов о человеческом сне Как убитый: 6 неожиданных фактов о человеческом сне

Что вы знаете о сне как таковом?

Популярная механика
Зачем нужно «отдыхать» от макияжа и как научиться это делать — мнение эксперта Зачем нужно «отдыхать» от макияжа и как научиться это делать — мнение эксперта

Когда и как устраивать отдых от макияжа?

Cosmopolitan
Отрывок из книги Дениса Миллера «Кодекс Арафской дуэли» Отрывок из книги Дениса Миллера «Кодекс Арафской дуэли»

Первая глава нового фэнтезийного романа для подростков Дениса Миллера

СНОБ
Ольга Рыжкова: «На съемочной площадке посмотрела на мужа другими глазами» Ольга Рыжкова: «На съемочной площадке посмотрела на мужа другими глазами»

Актриса Ольга Рыжкова рассказала о том, как справилась с детскими комплексами

Grazia
Как выковать дракона Как выковать дракона

«Ратоборцы» реконструируют средневековую пушку

Популярная механика
Выстрел через континент Выстрел через континент

Испытательный полигон «Кура»: записки очевидца

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
Как заставить себя делать то, что не хочется: 9 способов борьбы с ленью Как заставить себя делать то, что не хочется: 9 способов борьбы с ленью

Как справиться со своей ленью?

Playboy
Гигантским древним пингвинам нашли костных двойников на севере Тихого океана Гигантским древним пингвинам нашли костных двойников на севере Тихого океана

Ими оказались плотоптериды, ныне вымершие родственники олушей

N+1
Глобальное потепление перевесило глобальное охлаждение Глобальное потепление перевесило глобальное охлаждение

За последние десятилетия температура Земли выросла на один градус Цельсия

N+1
Артемий Леонтьев: Москва, Адонай! Артемий Леонтьев: Москва, Адонай!

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

СНОБ
6 событий, случившихся всего раз в истории 6 событий, случившихся всего раз в истории

Знаете ли вы, что Миссисипи повернула вспять и какое-то время в другую сторону?

Популярная механика
«Я была живым трупом»: Елена Бережная о насилии партнера и романе с Сихарулидзе «Я была живым трупом»: Елена Бережная о насилии партнера и романе с Сихарулидзе

Елена Бережная едва не лишилась жизни по вине партнера Олега Шляхова

Cosmopolitan
Женская экспертиза. Как зарабатывать 100 тысяч рублей в час, давая советы Женская экспертиза. Как зарабатывать 100 тысяч рублей в час, давая советы

Насколько востребованы консультанты по перепрофилированию бизнеса?

Forbes
Land Rover Defender и Audi E-tron Land Rover Defender и Audi E-tron

Автомобильные новинки с Алексеем Харнасом

Weekend
Королева говорит: 9 способов донести свою мысль до собеседника так, чтобы вас поняли Королева говорит: 9 способов донести свою мысль до собеседника так, чтобы вас поняли

Как строить свою речь, чтобы донести максимум информации за минимальное время

Forbes
25 бронебойных советов по ухаживанию 25 бронебойных советов по ухаживанию

Самые эффективные способы добиться расположения понравившейся тебе барышни

Maxim
Нежелезный человек: какие продукты и хитрости помогут избежать анемии Нежелезный человек: какие продукты и хитрости помогут избежать анемии

Чем питаться и как готовить пищу, чтобы не допускать нехватки железа

Psychologies
FOGO: почему карантин закончился, а страх выходить из дома остался FOGO: почему карантин закончился, а страх выходить из дома остался

Почему новая фобия горожан называется FOGO?

РБК
10 проблем, с которыми современная медицина давно уже справляется играючи 10 проблем, с которыми современная медицина давно уже справляется играючи

Будущее в медицине уже наступило и продолжает наступать каждый день

Maxim
Кровавый путь самурая: обзор на игру Ghost of Tsushima — увлекательную, но слегка запоздавшую Кровавый путь самурая: обзор на игру Ghost of Tsushima — увлекательную, но слегка запоздавшую

Ghost of Tsushima — игра о самурае, освобождающем японские острова от орды

Esquire
Да здравствует королева! 6 ярких дрэг-квин, чьему стилю можно позавидовать Да здравствует королева! 6 ярких дрэг-квин, чьему стилю можно позавидовать

Еще каких-то 10 лет назад дрэг-квин были редкими гостями на телевидении

Cosmopolitan
Нос судьбы Нос судьбы

Вера Полозкова — поэт и мать троих детей

Seasons of life
Безумие как осознанная необходимость Безумие как осознанная необходимость

Анна Толстова о Наталье Тамручи и ее круге

Weekend
Женщина с безупречным вкусом: 8 модных правил Коко Шанель, актуальных сегодня Женщина с безупречным вкусом: 8 модных правил Коко Шанель, актуальных сегодня

Коко Шанель вошла в историю не только как модельер

Cosmopolitan
Животные оказались действительно способны предсказывать землетрясения Животные оказались действительно способны предсказывать землетрясения

Ученые смогли доказать наличие у животных «шестого чувства» на землетрясения

Популярная механика
Открыть в приложении