Ученые раскрыли секрет прочности фисташек

Скорлупа защищает семена многих растений от желающих полакомиться ими животных. Иногда орех оказывается исключительно прочным, и, чтобы добраться до съедобной сердцевины, требуется приложить немало усилий. Твердая и одновременно упругая скорлупа складывается из «деревенеющих» клеток склеренхимы. Пару лет назад биологи из Венского университета природных ресурсов и прикладных наук (BOKU) изучили грецкие орехи, обнаружив, что это клетки особого типа — «многолопастные склереиды». Они имеют сложную неправильную форму со множеством впадин и выступов, которыми соединяются друг с другом, словно объемный 3D-пазл.

Было показано, что в среднем такая склереида контактирует с 14 соседками, и благодаря особенно толстым клеточным стенкам их структура приобретает большую прочность. Ну а теперь та же команда во главе с Нотбургой Гайрлингер (Notburga Gierlinger) провела подобные исследования для еще более прочных орехов — фисташек. Их статья принята к публикации в журнале Royal Society Open Science, а пока о работе коротко рассказывает ScienceNOW.

Чтобы в деталях понять микроструктуру фисташковой скорлупы, ученые рассмотрели ее сломы с помощью электронного и инфракрасного микроскопов, а также компьютерной томографии. Оказалось, как и у грецкого ореха, каждая склереида в ней соединяется с 14 другими. Однако неровностей на их поверхностях примерно втрое больше. Кроме того, каждый выступ имеет более сложную форму, которая напоминает булаву или выступы на обычной детали пазла, надежно входя в углубления соответствующей формы. Все это делает фисташку, по выражению Нотбурги Гайрлингер, «мастером геометрического соединения клеток».

В самом деле, контакт получается невероятно прочным. При раскалывании грецкого ореха скорлупа расходится, разделяя клетки одну от другой. А у фисташки соединение оказывается прочнее, чем сами одеревеневшие клеточные стенки: проще разломать их, чем отделить одну склереиду от другой. Ученые добавляют, что подобная структура может лечь в основу новых материалов, одновременно твердых и упругих, подходящих, например, для изготовления шлемов безопасности.