Néhány tintahalfajnak borotvaéles fogai vannak. Csak nem ott vannak, ahol várnánk, hogy megtaláljuk őket. A tintahalak csápjai mentén futó szívócsápok mindegyike egy-egy foggyűrűt rejt. Ezek a fogak megakadályozzák, hogy az állat zsákmánya elússzon. Többet jelentenek, mint egyszerű kuriózumot. A tudósok a tintahalak által inspirált anyagokat szeretnének létrehozni, amelyek ugyanolyan erősek lesznek, mint ezek a tüskék. Egy új tanulmány adatai segíthetnek ebben.
Mielőtt elkezdhették volna az új anyagok tervezését, a tudósoknak meg kellett érteniük, mitől olyan erősek a tintahalak fogai. Néhányan úgy indították el ezt a munkát, hogy a fogakat alkotó nagy molekulákra – a suckerin fehérjékre – összpontosítottak.
Educators and Parents, Sign Up for The Cheat Sheet
Weekly updates to help you use Science News for Students in the learning environment
Akshita Kumar a Nanyang Technológiai Egyetem végzős hallgatója Szingapúrban. A szintén szingapúri A*STAR Bioinformatikai Intézet kutatóival együtt a csoportja több tucatnyi suckerin fehérjét azonosított. Ezek erős, nyújtható struktúrákat, úgynevezett béta-lapokat alkotnak – számol be Kumar csoportja. (Ezek a struktúrák teszik a pókselymet is erőssé és nyújthatóvá.) Az új adatok azt mutatják, hogy ezek a kalmárfehérjék termoplasztikusak. Ez azt jelenti, hogy melegítéskor megolvadnak, majd lehűtéskor ismét szilárddá válnak.
“Ez teszi az anyagot formázhatóvá és újrafelhasználhatóvá” – magyarázza Kumar. Csapata eredményeit február végén mutatta be a Biofizikai Társaság konferenciáján a kaliforniai Los Angelesben.
A baktériumok segítségével
Kumar vizsgálatai a suckerin-19-re, az egyik leggyakoribb ilyen fehérjére összpontosítottak. Ali Miserez anyagtudós laboratóriumában dolgozik, aki 2009 óta tanulmányozza a kalmárfehérjéket.
Kumarnak nem kell eltávolítania a kalmárok fogait a fehérjék tanulmányozásához. Ehelyett Miserez laboratóriumának tudósai “betaníthatják” a baktériumokat a fehérjék előállítására. Ehhez a kutatók megváltoztatják az egysejtű mikrobák génjeit. Így a csapat rengeteg szopófehérjét tud előállítani – még akkor is, ha nincs a közelben tintahal.
A tudósok korábban úgy hitték, hogy a tintahalak szopófogai egy kemény anyagból, a kitinből (KY-tin) készültek. “Még a tankönyvek is említik néha, hogy kitinből készülnek” – jegyzi meg Kumar. De ez nem igaz, mutatta ki most a csapata. A fogak nem készültek olyan ásványi anyagokból sem, mint a kalcium, amelyek az emberi fogak szilárdságát adják. Ehelyett a tintahal gyűrűsfogai fehérjéket tartalmaznak, és csakis fehérjéket. Ez izgalmas, mondja Kumar. Ez azt jelenti, hogy szupererős anyagot lehet készíteni csak fehérjék felhasználásával – más ásványi anyagokra nincs szükség.
És a selyemmel ellentétben (mint például azok a fehérjék, amelyeket a pókok vagy a gubókészítő rovarok készítenek), a tintahal anyag a víz alatt alakul ki. Ez azt jelenti, hogy a tintahal ihlette anyagok hasznosak lehetnek nedves helyeken, például az emberi test belsejében.
Melik Demirel anyagtudós a Pennsylvania Állami Egyetemen dolgozik University Parkban. Ott a tintahalfehérjékkel foglalkozik, és ismeri az ezen a területen folyó kutatásokat. A szingapúri csoport “érdekes dolgokat csinál” – mondja. Egyszer régebben együttműködött a szingapúri csapattal. Most, mondja, “versenyzünk.”
Az együttműködés és a verseny előre vitte a területet, jegyzi meg. A tudósok csak az elmúlt néhány évben kezdték el igazán megérteni a kalmárfogak fehérjéinek szerkezetét. Reméli, hogy ezt a tudást hasznosítani tudja.
A közelmúltban Demirel laboratóriuma olyan kalmár ihlette anyagot állított elő, amely képes meggyógyítani magát, ha megsérül. A szingapúri csoport arra összpontosít, hogy megértse, mit termelt a természet a fogakban. Demirel szerint csapata megpróbál olyan dolgokat létrehozni, “amelyek túlmutatnak azon, amit a természet nyújtott.”
Power Words
(a Power Wordsről bővebben itt olvashat)
bacterium (pl. baktérium) Egysejtű szervezet. A Földön szinte mindenhol élnek, a tengerfenéktől az állatok belsejéig.
kalcium A földkéreg ásványaiban és a tengeri sóban gyakori kémiai elem. A csontok ásványi anyagában és a fogakban is megtalálható, és szerepet játszhat bizonyos anyagok sejtekbe és sejtekből történő mozgásában.
diplomás hallgató Valaki, aki egy felsőfokú végzettség megszerzéséért dolgozik, órákat vesz fel és kutatásokat végez. Ezt a munkát azután végzi, hogy a hallgató már elvégezte az egyetemet (általában négyéves diplomával).
anyagtudomány Annak tanulmányozása, hogy egy anyag atom- és molekulaszerkezete hogyan függ össze általános tulajdonságaival. Az anyagtudósok új anyagokat tervezhetnek, vagy elemezhetik a meglévőket. Az anyag általános tulajdonságainak (például sűrűsége, szilárdsága és olvadáspontja) elemzései segíthetnek a mérnököknek és más kutatóknak kiválasztani az új alkalmazásokhoz legjobban illeszkedő anyagokat.
ásványok A kőzeteket alkotó kristályképző anyagok, például a kvarc, az apatit vagy a különböző karbonátok. A legtöbb kőzet több különböző ásványt tartalmaz egymással összekeveredve. Egy ásvány általában szilárd és szobahőmérsékleten stabil, és meghatározott képlettel vagy receptúrával (az atomok bizonyos arányban fordulnak elő) és meghatározott kristályszerkezettel (ami azt jelenti, hogy atomjai bizonyos szabályos háromdimenziós mintázatokba rendeződnek) rendelkezik. (az élettanban) Ugyanazok a vegyi anyagok, amelyekre a szervezetnek szüksége van a szövetek előállításához és táplálásához az egészség fenntartása érdekében.
molekula Elektromosan semleges atomcsoport, amely egy kémiai vegyület lehető legkisebb mennyiségét képviseli. A molekulák egyféle típusú atomokból vagy különböző típusú atomokból állhatnak. Például a levegőben lévő oxigén két oxigénatomból (O2), a víz viszont két hidrogénatomból és egy oxigénatomból (H2O) áll.
préda (n.) Mások által elfogyasztott állatfaj. (v.) Egy másik állatfaj megtámadása és megevése.
fehérjék Egy vagy több hosszú aminosavláncból álló vegyületek. A fehérjék minden élő szervezet nélkülözhetetlen részét képezik. Az élő sejtek, az izmok és a szövetek alapját képezik; a sejteken belül is ők végzik a munkát. A vérben lévő hemoglobin és a fertőzések ellen küzdeni próbáló antitestek a legismertebb, önálló fehérjék közé tartoznak. A gyógyszerek gyakran a fehérjékhez kapcsolódva fejtik ki hatásukat.
selyem Finom, erős, puha szál, amelyet számos állat, például a selyemhernyók és sok más hernyó, a szövőhangyák, a szövőlegyek és – az igazi művészek – a pókok szőnek.
Szingapúr A Malajzia csücskétől délkelet-ázsiai szigetország. Korábban angol gyarmat volt, 1965-ben vált független nemzetté. Nagyjából 55 szigete (a legnagyobb Szingapúr) mintegy 687 négyzetkilométernyi területet foglal magában, és több mint 5,6 millió embernek ad otthont.
kalmár A fejlábúak családjának (amelybe a polipok és a tintahalak is tartoznak) tagja. Ezek a ragadozó állatok, amelyek nem halak, nyolc karral rendelkeznek, nincsenek csontjaik, két csápjuk van, amelyekkel elkapják a táplálékot, és meghatározott fejük van. Az állat kopoltyúkon keresztül lélegzik. Úgy úszik, hogy a feje alól vízsugarakat ereszt ki, majd a köpenyéhez tartozó uszonyszerű szövetet, egy izmos szervet lenget. A poliphoz hasonlóan “tintafelhő” kibocsátásával álcázhatja jelenlétét.
szopó (botanikában) Egy növény tövéből kinövő hajtás. (zoológiában) Egyes fejlábúak, például a tintahalak, polipok és tintahalak csápjain lévő szerkezet.
szopók A szerkezeti fehérjék egy családja, amelyek számos természetes anyag alapját képezik, a pókselyemtől a tintahalak szopófogaiig.
termoplasztikus Olyan anyagok megnevezése, amelyek melegítés hatására plasztikussá – alakváltozásra képes – válnak, majd lehűlés hatására megkeményednek. És ezek az alakváltozások újra és újra megismételhetők.