• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.09.2021
Сергей Васильев
1
3 857

Биологи раскрыли секрет остроты муравьиных челюстей

4.4

Равномерно распределенные металлические ионы в жвалах насекомых позволяют прилагать меньше усилий при кусании, чем зубная эмаль, металлы в которой образуют отдельные кластеры.

Несмотря на устрашающую остроту, мандибулы муравьев могут служить весьма тонким рабочим инструментом
Несмотря на устрашающую остроту, мандибулы муравьев могут служить весьма тонким рабочим инструментом / © SShattuck, Wikimedia Commons

Многие не понаслышке знакомы с мощью челюстей насекомых — мандибул, которые служат многим из них для разгрызания пищи, защиты и нападения. На переднем крае мандибул часто располагаются дополнительные утолщения и зубцы. Эти структуры образованы сочетанием белковых и углеводных полимеров с обильным включением металлов: цинка, а также марганца, меди, железа. Они придают мандибулам прочность и остроту, прекрасно дополняя невероятную скорость, с которой многие насекомые способны смыкать свои челюсти.

Мандибулы муравьев состоят из цинка на целых восемь процентов, и логично было бы предположить, что цинк складывается в наноразмерные кластеры, как это происходит, например, в костях или эмали человеческих зубов. Однако новая работа ученых из Орегонского университета показала, что их структура устроена совершенно иначе. Об этом Роберт Шофилд (Robert Schofield) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

Чтобы установить атомарную структуру муравьиных мандибул, биологи прибегли к помощи материаловедов из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США для проведения атомно-зондовой томографии. Этот метод подразумевает, что от образца отделяется тонкий кончик и используется в качестве острия, на которое подается высокое напряжение. Срывающиеся ионы регистрируются детектором, позволяя реконструировать структуру исходного образца с атомарной точностью.

Томография показала, что ионы цинка в мандибулах муравьев не образуют отдельные кластеры, а распределены практически равномерно и накрепко связаны с аминокислотными остатками соседних белков. Смоделировав такую структуру, ученые выяснили, что она позволяет поддерживать исключительно точную форму, ровные поверхности и острые режущие кромки жвал. По оценкам, она позволяет прикладывать почти на две трети меньше усилий для разгрызания кусочков пищи, чем структура, организованная так же, как зубная эмаль.

«Инженеры могли бы использовать этот прием из биологии, — говорит профессор Шофилд. — При внедрении цинка твердость зубцов муравьев вырастает примерно от уровня пластика вплоть до алюминия. Конечно, существуют и более твердые материалы, но зато они намного хрупче».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
6 декабря
Василий Парфенов

Украинская частная космическая компания Promin Aerospace, несмотря на сложную обстановку в стране, продолжает работу над ракетой оригинальной конструкции. Первый тестовый запуск намечен на первую половину 2023 года. В свежем интервью основатель стартапа рассказал, что даже если прототип не получится отправить в полет на родине, сроки не должны сильно измениться.

10 часов назад
Алиса Гаджиева

Крупные травоядные ящеры юрского периода не умели щелкать хвостом как бичом, но все же могли использовать его как оборонительное оружие.

10 часов назад
Мария Азарова

Австралийские ученые доказали, что короткие «всплески» физической активности в повседневной жизни, не относящиеся к целенаправленным занятиям спортом, связаны со снижением риска смерти от всех причин.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

5 декабря
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

6 декабря
Василий Парфенов

Украинская частная космическая компания Promin Aerospace, несмотря на сложную обстановку в стране, продолжает работу над ракетой оригинальной конструкции. Первый тестовый запуск намечен на первую половину 2023 года. В свежем интервью основатель стартапа рассказал, что даже если прототип не получится отправить в полет на родине, сроки не должны сильно измениться.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

01.09.2021
-
1
+
Алюминий так-то очень мягкий металл. Всё что мы видим, это его сплавы. Многие пластики твёрже алюминия. Ими можно даже рубить алюминий) но тут переводчик изнасиловал журналиста, который изнасилован был учёным
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: