Вот вопрос о курах и яйцах, которые вы, возможно, раньше не слышали: как получается, что яйцо может быть так трудно сломать снаружи, но так легко слабому маленькому цыпленку вылезти изнутри?
Это сложный вопрос для взлома. Считается, что яичная скорлупа меняется по мере роста цыпленка внутри. По мере развития существа части внутренней яичной скорлупы растворяются, и пушистая маленькая птичка внедряет часть этого кальция в свои кости. Но оставалось неясным, как этот процесс влиял на микроструктуру яичной скорлупы. Теперь, как сообщает Никола Дэвис из The Guardian, новое исследование в Science Advances предполагает, что все дело в наноструктуре яйца и в том, как оно развивается вместе с растущим существом внутри.
Согласно расшифровке тайны и изучению структуры яиц, исследователи из Университета Макгилла использовали новый пучок сфокусированных ионов, который позволил им разрезать чрезвычайно тонкие участки оболочки, согласно пресс-релизу. Затем они проанализировали эти тонкие срезы с помощью электронного микроскопа для изучения структуры оболочки.
Команда исследовала скорлупу оплодотворенных яиц, инкубированных в течение 15 дней, и сравнила их с оплодотворенными яйцами. Как сообщает Лорел Хеймерс из ScienceNews, они обнаружили, что ключом к прочности яиц, по-видимому, является образование микроструктур, управляемых белками. Они сфокусировали свой анализ на одном конкретном белке, называемом остеопонтином, который находится по всей оболочке и считается жизненно важным для организации структуры минералов.
Как объясняет Дэвис, остеопонтин, по-видимому, действует как «каркас», который управляет структурой и плотностью минералов в оболочке, в частности кальция. В развитом яйце минералы во внешнем слое скорлупы плотно упакованы и богаты остеопонтином. Но внутренние яичные слои имеют другую наноструктуру, в которой меньше остеопонтина и меньше плотность минеральной упаковки.
В неинкубированных яйцах наноструктура не изменилась. Но в оплодотворенных и инкубированных яйцах структура внутреннего яйца со временем изменялась. Кальций был перенесен на цыплят, и внутренняя часть раковины стала слабее, что облегчило проникновение твари. Внутренняя оболочка также стала более выпуклой, что, по мнению исследователей, обеспечивает большую площадь поверхности для химических реакций, которые высвобождают кальций для цыплят.
«Все думают, что яичная скорлупа хрупкая - [когда] мы осторожны, мы« ходим на яичной скорлупе »- но на самом деле, из-за своей тонкости они чрезвычайно прочны, тверже, чем некоторые металлы», - говорит соавтор McGill Марк Макки из Davis. «Сейчас мы действительно понимаем в почти молекулярном масштабе, как яичная скорлупа собирается и как она растворяется».
Как сообщает Hamers, остеопонтин, вероятно, нарушает упорядоченное образование кристаллов кальция в оболочке, создавая более прочную оболочку. На наноуровне введение белка предотвращает образование гладкой, однородной кристаллической структуры. Вместо этого это делает структуру более неустойчивой, что усиливает внешнюю оболочку. Вот почему трещина в яйце образует зигзагообразный рисунок, а не разрывается чисто - разрыв должен найти слабые места на пути сквозь структуру зашифрованного кристалла.
Чтобы проверить их результаты, Дэвис сообщает, что команда создала свой собственный заменитель яичной скорлупы в лаборатории с остеопонтином и без него. «Если вы не введете белок в пробирку, вы получите большой гигантский кристалл кальцита [карбоната кальция], как в музее», - говорит Макки Дэвису. «Если вы добавляете белок, он замедляет процесс, он внедряется в этот кристалл и генерирует очень похожие свойства наноструктуры в этих синтетических кристаллах, и они имеют повышенную твердость».
По словам Хэмерс, Лара Эстрофф, инженер Cornell, которая не участвовала в исследовании, знает, что наноразмерная структура яйца может привести к появлению новых типов материалов. Исследователи считают, что это может даже повысить безопасность пищевых продуктов для яиц. Согласно пресс-релизу, от 10 до 20 процентов куриных яиц трескаются при транспортировке, что может привести к заражению сальмонеллой. Понимание того, почему одни яйца сильнее других, может помочь развести цыплят с более жесткими яйцами.
