. Дубна: 8 oC
Дата 19.09.2021
rss vk ok fb twitter
Плеченогий моллюск (брахиопод) Discinisca tenuis. Фото I, Drow male/wikimedia.org.

Международная исследовательская группа при участии Института Пауля Шеррера (PSI) раскрыла секрет панциря плеченогого моллюска Discinisca tenuis. Раковина моллюска может становиться чрезвычайно мягкой в воде и снова твердеть на воздухе. 

Плеченогий моллюск (брахиопод) Discinisca tenuis обитает на мелководье западного побережья Африки. Его богатый минералами панцирь, защищает моллюска от вредных воздействий окружающей среды. Раковина моллюска твердая на воздухе, но в воде ее структура изменяется настолько, что она размягчается и приобретает гибкость. И в таком размягченном состоянии раковину можно даже сложить, не ломая. Как и почему это происходит с раковиной, и выяснили ученые. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Communications .

Изучаемое явление было случайно обнаружено несколько лет назад химиком-материаловедом Фабио Нудельманом (Fabio Nudelman) из Эдинбургского университета в Шотландии. Нудельман хотел вымыть твердые раковины брахиопода Discinisca tenuis, доставленные из Намибии. Внезапно раковины стали мягкими и гибкими при контакте с водой. Панцирь впитал воду, и вода изменила его структуру. Процесс оказался обратимым: когда раковина высохла, она снова стала твердой и хрупкой.

Вместе с коллегами из шести стран Нудельман решил выяснить, что именно происходит во время этой неожиданной трансформации. 

«По своему составу панцирь напоминает кость, – говорит Нудельман. – Но кость не меняет своей структуры при намокании». 

Чтобы открыть тайну раковины моллюска, исследователи использовали криоэлектронную томографию – с помощью пучков фотонов синхротрона Института Пауля Шеррера ученые получили изображение объемной структуры молекул, из которых состоит раковина брахоиопода. Этот синхротрон называют Швейцарским источником света – Swiss Light Source (SLS).

Оказалось, что панцирь брахиопода имеет толщину не более полумиллиметра и состоит в основном из неорганического минерала, в который встроены органические полимеры из белков и сахаров. 

Неорганический минерал, составляющий основной компонент раковины, представляет собой разновидность фторапатита, похожего на материал, из которого состоит эмаль наших зубов. Крошечные нанокристаллы этого материала расположены слоями. 

Нудельман сравнивает это с кирпичными стенами: «В этой аналогии кирпичи – это нанокристаллы, а раствор между кирпичиками состоит из органических молекул, таких как хитин и белки». 

Согласно наблюдениям исследователей, органический «строительный раствор» раковины моллюска может впитывать большое количество воды, вызывая набухание раковины. Накопление воды меняет структуру раковины: она становится мягкой, а ее неорганические «кирпичики» становятся подвижными относительно друг друга. По словам ученых, вода действует как смазка между отдельными нанокристаллами. Кристаллы могут скользить друг по другу, и благодаря этому скольжению кристаллов оболочка становится гибкой.

Discinisca tenuis обитает большими группами в приливных зонах на побережье. Спокойный плеск воды там периодически сменяется настиском сильных волн. Исследователи предполагают, что, вероятно, способность моллюсков быстро адаптировать степень твердости их панциря к ситуации помогает им выживать при регулярной смене условий существования. Это явление может быть даже более распространенным, чем предполагалось.

«Мы не знаем, сколько других видов животных может быть, которые обладают таким свойством», – утверждает Нудельман.

Помимо биологии и эволюции, полученные в этом исследовании знания представляют интерес и для материаловедения. Они могут помочь в разработке твердого, хрупкого материала, жесткость которого можно контролировать. Например, такой материал можно было бы использовать для спортивной одежды или защитных шлемов. Использование этого явления также может оказаться полезным при разработке материалов для замены костей.

Фото I, Drow male/wikimedia.org

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить