Исследователи из Венского технического университета сделали удивительное открытие, выявив в челюстях морских многощетинковых червей ранее неизвестный природный материал. Этот «биометалл» отличается высокой прочностью, сопоставимой с металлом, и легкостью, свойственной биологическим тканям. Полученные результаты были опубликованы в журнале Biophysics Reviews.
Объектом детального изучения стали морские черви Perinereis cultrifera, известные своей способностью эффективно дробить твердую пищу, включая мелких ракообразных и других червей. Челюсти этих существ привлекают внимание палеонтологов, так как ископаемые остатки их челюстей сохранились в породах, возраст которых достигает сотен миллионов лет.
На протяжении почти десяти лет команда ученых занималась исследованием структуры челюстей и пришла к выводу, что они состоят из нового материала, который ранее не описывался. Основу этого материала составляют белки, связанные с ионами металлов, в частности, цинка. Такое уникальное сочетание придает материалу свойства, находящиеся на границе между обычными биологическими тканями и металлами.
Чтобы оценить механические характеристики нового биометалла, исследователи провели более 3300 испытаний, направленных на создание микроскопических вмятин на разных участках челюстей. Результаты анализа показали, что данный материал реагирует на нагрузку аналогично некоторым металлам, таким как медь и серебро, но при этом сохраняет упругость, которой многие обычные металлы не обладают.
На основании полученных данных авторы работы разработали математическую модель, объясняющую необычные механические свойства материала. Они пришли к выводу, что уникальность характеристик связана с особым распределением ионов металла внутри белковой структуры.
Исследователи полагают, что данное открытие может оказать значительное влияние на разработку новых сверхпрочных и одновременно легких материалов для таких отраслей, как машиностроение, авиационная и космическая промышленность. В качестве следующего шага в своем исследовании они планируют изучить гены, ответственные за формирование необычных челюстей, чтобы выяснить, возможно ли воспроизвести подобный материал с использованием биотехнологий.
