Маленькие морские существа, называемые мотылями, могут зарываться на несколько метров в ил океанского дна. У них ядовитые челюсти, в которых содержится необычайно высокое содержание меди. Ученые обнаружили, что за эти впечатляющие клыки отвечает простой белок, который может вдохновить на новые способы создания материалов. Исследование опубликовано в журнале Matter.
Герберт Уэйт из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и его коллеги изучили 2-миллиметровые челюсти этого мотыля (Glycera dibranchiata), которые состоят на 10 процентов из меди и сохраняются в течение всей пятилетней жизни червя.
“У вас есть маленький червь, который делает челюсти твердыми и жесткими, как бронза, а также как некоторые гончарные изделия, и делает это автономно”, — делится ученый.
Чтобы понять, как это происходит, команда использовала передовые методы молекулярно-механического анализа и моделирования для изучения состава и детальных функций челюстей червей.
Ученые обнаружили, что она управляется белком, который контролирует многоступенчатый процесс, начинающийся со связывания меди из окружающей среды. Затем смешивания этой меди в водном растворе и последующего ее отделения для получения густой жидкости, которая катализирует превращение доступной аминокислоты в меланин.
Хотя меланин часто служит пигментом для цветовых признаков у других животных, он, по словам Уэйта, делает челюсти мотыля более устойчивыми к износу.
“Вместе они образуют композит, похожий на композит в резиновых шинах или стекловолокне, и при этом задействовано гораздо меньше машин, чем в промышленности”, — говорит он.
Относительно простая структура белка удивительна, потому что в биохимии катализаторы обычно основаны на гораздо более сложных белках, а белки делают больше, чем просто катализируют.
“Это действительно удивительно, как такая малосложная система может выполнять столько разных, в основном не связанных между собой задач, чтобы получить композитный материал”, — рассказывают исследователи.
По их словам, полученные результаты могут помочь инженерам улучшить разработку и производство композитных материалов, таких как бетон и резиновые шины, которые в некотором смысле могут помочь создать сами себя.
