01.09.2021
Сергей Васильев
1
3 346

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.
24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Позавчера, 11:30
Алиса Гаджиева

Новое исследование не только определило годы жизни неолитической представительницы нашего вида, но и показало, как она выглядела.

Позавчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

01.09.2021
-
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
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
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: