Multe tipuri de calamari au dinți ascuțiți ca briciul. Doar că nu se află acolo unde te-ai aștepta să îi găsești. Fiecare dintre ventuzele care se întind de-a lungul tentaculelor unui calmar ascunde un inel de dinți. Acești dinți împiedică prada animalului să se îndepărteze înotând. De asemenea, sunt mai mult decât o simplă curiozitate. Oamenii de știință vor să creeze materiale inspirate de calmar care să fie la fel de rezistente ca aceste scobitori. Datele unui nou studiu i-ar putea ajuta să facă acest lucru.
Înainte de a putea începe să proiecteze noile materiale, oamenii de știință au trebuit să înțeleagă ce face ca dinții calmarului să fie atât de puternici. Unii au demarat astfel de lucrări concentrându-se asupra moleculelor mari – proteinele de ventuză – care alcătuiesc dinții.
Educatori și părinți, înscrieți-vă pentru The Cheat Sheet
Actualizări săptămânale pentru a vă ajuta să folosiți Science News for Students în mediul de învățare
Akshita Kumar este student absolvent la Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore. Împreună cu cercetătorii de la A*STAR’s Bioinformatics Institute, tot din Singapore, grupul ei a identificat zeci de proteine suckerin. Acestea formează structuri puternice și elastice, numite „beta-sheets”, relatează echipa lui Kumar. (Aceste structuri fac, de asemenea, ca mătasea de păianjen să fie puternică și elastică.) Noile date arată că aceste proteine de calmar sunt termoplastice. Asta înseamnă că se topesc atunci când sunt încălzite și apoi devin din nou solide când se răcesc.
„Acest lucru face ca materialul să fie modelabil și reutilizabil”, explică Kumar. Ea a prezentat descoperirile echipei sale la sfârșitul lunii februarie la o conferință a Societății de Biofizică din Los Angeles, California.
Cu ajutorul bacteriilor
Studiile lui Kumar s-au concentrat pe suckerin-19, una dintre cele mai comune dintre aceste proteine. Ea lucrează în laboratorul cercetătorului în domeniul materialelor Ali Miserez, care studiază proteinele calmarului din 2009.
Kumar nu trebuie să îndepărteze dinții unui calmar pentru a studia proteinele. În schimb, oamenii de știință din laboratorul lui Miserez pot „antrena” bacteriile să producă proteinele. Pentru a face acest lucru, cercetătorii modifică genele din microbii unicelulare. În acest fel, echipa poate obține o mulțime de proteine de ventuză – chiar și atunci când nu există calamari în preajmă.
Științii obișnuiau să creadă că dinții de ventuză ai unui calmar erau făcuți dintr-un material dur numit chitină (KY-tin). „Chiar și manualele menționează uneori că sunt făcuți din chitină”, notează Kumar. Dar acest lucru nu este adevărat, a demonstrat acum echipa sa. De asemenea, dinții nu sunt făcuți din minerale precum calciul, care conferă dinților umani rezistența lor. În schimb, dinții inelari ai calmarului conțin proteine și numai proteine. Acest lucru este interesant, spune Kumar. Înseamnă că un material super-rezistent poate fi făcut folosind doar proteine – nu sunt necesare alte minerale.
Și, spre deosebire de mătăsuri (cum ar fi acele proteine făcute de păianjeni sau de insectele care fac coconi), materialul calmarului se formează sub apă. Asta înseamnă că materialele inspirate de calmar ar putea fi utile în locuri umede, cum ar fi în interiorul corpului uman.
Materialul Melik Demirel lucrează la Universitatea de Stat din Pennsylvania din University Park. Acolo el lucrează la proteinele de calmar și cunoaște cercetările din acest domeniu. Grupul din Singapore „face lucruri interesante”, spune el. La un moment dat, în trecut, el a colaborat cu echipa din Singapore. Acum, spune el, „suntem în competiție.”
Colaborarea și competiția au făcut ca acest domeniu să avanseze, notează el. Abia în ultimii câțiva ani oamenii de știință au început să înțeleagă cu adevărat structura proteinelor din dinții de calmar. El speră să pună în valoare aceste cunoștințe.
Recent, laboratorul lui Demirel a produs un material inspirat de calmar care se poate vindeca singur atunci când este deteriorat. Grupul din Singapore se concentrează pe înțelegerea a ceea ce natura a produs în dinți. Demirel spune că echipa sa încearcă să facă lucruri „dincolo de ceea ce natura a oferit.”
Cuvintele de putere
(pentru mai multe despre cuvintele de putere, faceți clic aici)
bacterie (pl. bacterii) Organism unicelular. Acestea sălășluiesc aproape peste tot pe Pământ, de pe fundul mării până în interiorul animalelor.
calciu Un element chimic care este comun în mineralele din scoarța terestră și în sarea de mare. Se găsește, de asemenea, în mineralele osoase și în dinți și poate juca un rol în mișcarea anumitor substanțe în interiorul și în afara celulelor.
student universitar Cineva care lucrează pentru a obține o diplomă avansată urmând cursuri și efectuând cercetări. Această muncă se face după ce studentul a absolvit deja facultatea (de obicei cu o diplomă de patru ani).
știința materialelor Studiul modului în care structura atomică și moleculară a unui material este legată de proprietățile sale generale. Oamenii de știință din domeniul materialelor pot proiecta noi materiale sau le pot analiza pe cele existente. Analizele lor cu privire la proprietățile generale ale unui material (cum ar fi densitatea, rezistența și punctul de topire) pot ajuta inginerii și alți cercetători să selecteze materialele care sunt cele mai potrivite pentru o nouă aplicație.
mineral Substanțe care formează cristale, cum ar fi cuarțul, apatita sau diverși carbonați, care alcătuiesc rocile. Majoritatea rocilor conțin mai multe minerale diferite amestecate între ele. Un mineral este de obicei solid și stabil la temperatura camerei și are o formulă sau o rețetă specifică (cu atomi care apar în anumite proporții) și o structură cristalină specifică (ceea ce înseamnă că atomii săi sunt organizați în anumite modele tridimensionale regulate). (în fiziologie) Aceleași substanțe chimice de care are nevoie organismul pentru a produce și a hrăni țesuturile în vederea menținerii sănătății.
moleculă Un grup de atomi neutru din punct de vedere electric care reprezintă cea mai mică cantitate posibilă dintr-un compus chimic. Moleculele pot fi alcătuite dintr-un singur tip de atomi sau din tipuri diferite. De exemplu, oxigenul din aer este format din doi atomi de oxigen (O2), dar apa este formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen (H2O).
pred (s. f.) Specie animală mâncată de alții. (v.) A ataca și a mânca o altă specie.
proteine Compuși realizați din unul sau mai multe lanțuri lungi de aminoacizi. Proteinele sunt o parte esențială a tuturor organismelor vii. Ele formează baza celulelor vii, a mușchilor și a țesuturilor; de asemenea, ele fac munca în interiorul celulelor. Hemoglobina din sânge și anticorpii care încearcă să lupte împotriva infecțiilor se numără printre cele mai cunoscute proteine de sine stătătoare. Medicamentele acționează frecvent prin agățarea de proteine.
mătase O fibră fină, rezistentă și moale, țesută de o serie de animale, cum ar fi viermii de mătase și multe alte omizi, furnicile țesătoare, muștele caddis și – adevărații artiști – păianjenii.
Singapore O națiune insulară situată chiar lângă vârful Malaeziei, în sud-estul Asiei. Fostă colonie engleză, a devenit o națiune independentă în 1965. Cele aproximativ 55 de insule ale sale (cea mai mare este Singapore) cuprind aproximativ 687 de kilometri pătrați (265 de mile pătrate) de uscat și găzduiesc peste 5,6 milioane de locuitori.
squid Un membru al familiei cefalopodelor (care mai conține caracatițele și sepiile). Aceste animale prădătoare, care nu sunt pești, conțin opt brațe, nu au oase, două tentacule care prind hrana și un cap definit. Animalul respiră prin branhii. Înoată expulzând jeturi de apă de sub cap și apoi agitând un țesut asemănător unor înotătoare care face parte din mantaua sa, un organ muscular. La fel ca o caracatiță, își poate masca prezența eliberând un nor de „cerneală”.”
sucitor (în botanică) Lăstar de la baza unei plante. (în zoologie) Structură de pe tentaculele unor cefalopode, cum ar fi calmarul, caracatița și sepia.
suckerine Familie de proteine structurale care stau la baza multor substanțe naturale, de la mătasea de păianjen la dinții de pe ventuzele unui calmar.
termoplastic Termen pentru substanțele care devin plastice – capabile să-și transforme forma – atunci când sunt încălzite, apoi se întăresc când se răcesc. Iar aceste transformări de remodelare pot fi repetate la nesfârșit.