Mange typer blæksprutter har knivskarpe tænder. De er bare ikke der, hvor man forventer at finde dem. Hver af de sugekopper, der løber langs blækspruttens tentakler, skjuler en ring af tænder. Disse tænder forhindrer dyrets bytte i at svømme væk. De er også mere end blot et kuriosum. Forskerne ønsker at skabe blæksprutteinspirerede materialer, der vil være lige så stærke som disse modhager. Data fra en ny undersøgelse kan hjælpe dem med at gøre det.
Hvor de kunne begynde at designe de nye materialer, var forskerne nødt til at forstå, hvad der gør blækspruttens tænder så stærke. Nogle har indledt et sådant arbejde ved at fokusere på de store molekyler – sugeproteiner – der udgør tænderne.
Uddannere og forældre, tilmeld dig The Cheat Sheet
Vejlige opdateringer, der hjælper dig med at bruge Science News for Students i læringsmiljøet
Akshita Kumar er kandidatstuderende ved Nanyang Technological University i Singapore. Sammen med forskere på A*STAR’s Bioinformatics Institute, også i Singapore, har hendes gruppe identificeret snesevis af suckerinproteiner. De danner stærke, elastiske strukturer, kaldet beta-sheets, rapporterer Kumars hold. (Disse strukturer gør også edderkoppesilke stærkt og strækbart.) De nye data viser, at disse blæksprutteproteiner er termoplastiske. Det betyder, at de smelter ved opvarmning og derefter bliver faste igen, når de afkøles.
“Det gør materialet formbart og genanvendeligt”, forklarer Kumar. Hun præsenterede sit holds resultater i slutningen af februar på en konference i Biophysical Society i Los Angeles, Californien.
Med hjælp fra bakterier
Kumar har i sine undersøgelser fokuseret på suckerin-19, et af de mest almindelige af disse proteiner. Hun arbejder i laboratoriet hos materialeforsker Ali Miserez, som har studeret blæksprutteproteinerne siden 2009.
Kumar behøver ikke at fjerne blækspruttens tænder for at studere proteinerne. I stedet kan forskerne i Miserez’ laboratorium “træne” bakterier til at lave proteinerne. For at gøre dette ændrer forskerne generne i de encellede mikrober. På denne måde kan holdet få masser af sugeproteinproteiner – selv når der ikke er nogen blæksprutter i nærheden.
Videre troede forskerne, at blæksprutternes sugetænder var lavet af et hårdt materiale kaldet chitin (KY-tin). “Selv lærebøger nævner nogle gange, at de er lavet af chitin,” bemærker Kumar. Men det er ikke sandt, har hendes hold nu vist. Tænderne er heller ikke lavet af mineraler som f.eks. calcium, som giver menneskets tænder deres styrke. I stedet indeholder blækspruttens ringtænder proteiner og kun proteiner. Det er spændende, siger Kumar. Det betyder, at man kan fremstille et superstærkt materiale udelukkende ved hjælp af proteiner – der er ikke brug for andre mineraler.
Og i modsætning til silke (som f.eks. de proteiner, der fremstilles af edderkopper eller insekter, der laver kokoner), dannes blæksprutte-tingene under vand. Det betyder, at blæksprutteinspirerede materialer kan være nyttige på våde steder, f.eks. i menneskekroppen.
Materialeforskeren Melik Demirel arbejder på Pennsylvania State University i University Park. Der arbejder han med blæksprutteproteiner og kender til forskning på dette område. Singapore-gruppen “laver interessante ting”, siger han. På et tidspunkt i fortiden samarbejdede han med Singapore-holdet. Nu, siger han, “konkurrerer vi.”
Samarbejde og konkurrence har drevet feltet fremad, bemærker han. Først i de sidste par år er forskerne virkelig begyndt at forstå strukturen af proteinerne i blækspruttens tænder. Han håber at kunne bruge denne viden til noget godt.
Demirels laboratorium har for nylig fremstillet et blæksprutteinspireret materiale, der kan helbrede sig selv, når det bliver beskadiget. Singapore-gruppen fokuserer på at forstå, hvad naturen har produceret i tænderne. Demirel siger, at hans hold forsøger at lave ting “ud over det, som naturen har leveret.”
Power Words
(for mere om Power Words, klik her)
bakterium (pl. bakterier) En encellet organisme. De findes næsten overalt på Jorden, fra havets bund til inde i dyr.
calcium Et kemisk grundstof, som er almindeligt forekommende i mineraler i jordskorpen og i havsalt. Det findes også i knoglemineral og tænder og kan spille en rolle i bevægelsen af visse stoffer ind og ud af celler.
studerende Nogen arbejder hen imod en videregående grad ved at tage undervisning og udføre forskning. Dette arbejde udføres, efter at den studerende allerede er færdiguddannet fra college (normalt med en fireårig grad).
materialevidenskab Undersøgelse af, hvordan et materiales atomare og molekylære struktur hænger sammen med dets overordnede egenskaber. Materialeforskere kan designe nye materialer eller analysere eksisterende materialer. Deres analyser af et materiales overordnede egenskaber (f.eks. densitet, styrke og smeltepunkt) kan hjælpe ingeniører og andre forskere med at vælge de materialer, der er bedst egnet til en ny anvendelse.
mineral De krystaldannende stoffer, f.eks. kvarts, apatit eller forskellige karbonater, der udgør bjergarter. De fleste bjergarter indeholder flere forskellige mineraler blandet sammen. Et mineral er normalt fast og stabilt ved stuetemperatur og har en specifik formel eller opskrift (med atomer, der forekommer i bestemte proportioner) og en specifik krystalstruktur (hvilket betyder, at dets atomer er organiseret i bestemte regelmæssige tredimensionelle mønstre). (i fysiologi) De samme kemikalier, som kroppen har brug for til at danne og fodre væv for at opretholde sundheden.
molekyle En elektrisk neutral gruppe af atomer, der repræsenterer den mindste mulige mængde af en kemisk forbindelse. Molekyler kan bestå af enkelte typer af atomer eller af forskellige typer af atomer. For eksempel består ilten i luften af to iltatomer (O2), men vand består af to brintatomer og et iltatom (H2O).
Bytte (n.) Dyreart, der spises af andre. (v.) At angribe og spise en anden art.
proteiner Forbindelser, der er fremstillet af en eller flere lange kæder af aminosyrer. Proteiner er en vigtig del af alle levende organismer. De danner grundlaget for levende celler, muskler og væv; de udfører også arbejdet inde i cellerne. Hæmoglobin i blodet og de antistoffer, der forsøger at bekæmpe infektioner, er blandt de mere kendte, selvstændige proteiner. Medicin virker ofte ved at hægte sig på proteiner.
silke En fin, stærk, blød fiber spundet af en række dyr, f.eks. silkeorme og mange andre larver, vævermyrer, caddisfluer og – de virkelige kunstnere – edderkopper.
Singapore En østat, der ligger lige ud for spidsen af Malaysia i det sydøstlige Asien. Det var tidligere en engelsk koloni, men blev en uafhængig nation i 1965. De ca. 55 øer (den største er Singapore) omfatter ca. 687 km2 land og er hjemsted for mere end 5,6 millioner mennesker.
blæksprutte Et medlem af blækspruttefamilien (som også indeholder blæksprutter og blæksprutter). Disse rovdyr, som ikke er fisk, har otte arme, ingen knogler, to tentakler, der fanger føde, og et afgrænset hoved. Dyret trækker vejret gennem gæller. Det svømmer ved at udstøde vandstråler fra under hovedet og derefter svinge finnelignende væv, der er en del af dets kappe, et muskelorgan. Ligesom en blæksprutte kan den maskere sin tilstedeværelse ved at udsende en sky af “blæk”.”
sukker (i botanik) Et skud fra bunden af en plante. (i zoologi) En struktur på tentaklerne på nogle blæksprutter, såsom blæksprutter, blæksprutter og blæksprutter.
sukkerin En familie af strukturelle proteiner, der danner grundlaget for mange naturlige stoffer, fra edderkoppesilke til tænderne på blæksprutternes sugekopper.
thermoplastisk En betegnelse for stoffer, der bliver plastiske – i stand til at ændre form – ved opvarmning og derefter hærdes, når de afkøles. Og disse omformningsforandringer kan gentages igen og igen.