Биологи раскрыли секрет остроты муравьиных челюстей — Naked Science
1 сентября
Сергей Васильев
1

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.
Вчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

4 часа назад
Илья Ведмеденко

Короткий ролик показывает модель летательного аппарата неизвестного типа. Некоторые обозреватели полагают, что она имеет отношение к программе NGAD, направленной на разработку истребителя шестого поколения. Ранее стало известно о начале испытаний его демонстратора.

Вчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

19 сентября
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

3 недели назад
-
0
+
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
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: