Багато хто не з чуток знайомі з міццю щелеп комах — мандибул, які служать багатьом з них для розгризання їжі, захисту і нападу. На передньому краї мандибул часто розташовуються додаткові потовщення і зубці. Ці структури утворені поєднанням білкових і вуглеводних полімерів з рясним включенням металів: цинку, а також марганцю, міді, заліза. Вони надають мандибулам міцність і гостроту, прекрасно доповнюючи неймовірну швидкість, з якою багато комах здатні змикати свої щелепи.
Мандибули мурашок складаються з цинку на цілих вісім відсотків, і логічно було б припустити, що цинк складається в нанорозмірні кластери, як це відбувається, наприклад, в кістках або емалі людських зубів. Однак нова робота вчених з орегонського університету показала, що їх структура влаштована зовсім інакше. Про це роберт шофілд (robert schofield) і його колеги пишуть в статті, опублікованій в журналі scientific reports.
Щоб встановити атомарну структуру мурашиних мандибул, біологи вдалися до допомоги матеріалознавців з тихоокеанської північно-західної національної лабораторії (pnnl) міністерства енергетики сша для проведення атомно-зондової томографії. Цей метод має на увазі, що від зразка відділяється тонкий кінчик і використовується в якості вістря, на яке подається висока напруга. Зриваються іони реєструються детектором, дозволяючи реконструювати структуру вихідного зразка з атомарною точністю.
Томографія показала, що іони цинку в мандибулах мурах не утворюють окремі кластери, а розподілені практично рівномірно і міцно пов’язані з амінокислотними залишками сусідніх білків. Змоделювавши таку структуру, вчені з’ясували, що вона дозволяє підтримувати виключно точну форму, рівні поверхні і гострі ріжучі кромки жвал. За оцінками, вона дозволяє прикладати майже на дві третини менше зусиль для розгризання шматочків їжі, ніж структура, організована так само, як зубна емаль.
Каже професор шофілд. — при впровадженні цинку твердість зубців мурах виростає приблизно від рівня пластику аж до алюмінію. Звичайно, існують і більш тверді матеріали, але зате вони набагато крихкіші».
