Ученые объяснили способности морских огурцов менять жесткость

Иглокожие голотурии, или просто морские огурцы, – древние и до сих пор широко распространенные жители морей. Одной из интересных особенностей этих животных является способность быстро становиться жесткими или размягчаться в полужидкое желе, в зависимости от обстоятельств. Это обеспечивается изменениями уникальной «изменчивой коллагеновой ткани» (Mutable Collagenous Tissue, MCT). В ее основе лежат тяжи того же прочного структурного белка, который имеется в соединительных тканях большинства других животных.

Коллаген – самый распространенный белок млекопитающих, составляющий более четверти массы белков нашего организма. Из него образованы волосы и шерсть, копыта и перья. Длинные нити коллагена скручиваются в фибриллы, скрепляясь ковалентными связями. Более крупные структурные единицы образуются с участием других белков и гликопротеинов. В зависимости от особенностей устройства ткань получается более эластичной, как в коже, или более твердой, как в суставах. Но только морские огурцы и их коллагеновая ткань может менять твердость «на лету».

Эти быстрые изменения запускаются по команде нервной системы животного, но их механизм оставался неизвестным. Лишь недавно в журнале PNAS была опубликована статья Химадри Гупты (Himadri Gupta) и его коллег из Лондонского университета королевы Марии, которые выяснили, как именно голотуриям удается регулировать свою жесткость, которая, по данным измерений, может меняться в 50 раз за несколько секунд.

С помощью рентгеноструктурного анализа ученые наблюдали молекулярную структуру ткани МСТ при переходе из одного состояния в другое. Это позволило показать, что структура самих коллагеновых фибрилл при этом остается постоянной. Все происходит за счет быстрого присоединения или, наоборот, отсоединения «сопутствующих» белков и гликопротеинов, которые связывают фибриллы в более крупные структуры.

Ученые надеются, что описанный ими механизм найдет применение в искусственных материалах новых поколений, композитах для медицинской техники и роботов, способных быстро менять форму, адаптируясь под текущую задачу.