Hagfish далеко не приятный. Розоватые угорьоподобные существа имеют ряды зубастых шипов вокруг рта, что позволяет им закапываться в разлагающихся животных, таких как черви в грязи. Но эти чудеса чрезвычайно успешны, способны обитать в самых разных средах и делают это относительно неизменным на протяжении более 300 миллионов лет. Одним из ключей к их успеху является оригинальный защитный механизм: слизь.
При нападении хищников эти извилистые твари активируют свои слизистые железы, забивая желе врагов желатиновым шариком - своего рода липким перцем, который позволяет им уйти невредимым. Немногие морские существа готовы бросить вызов этой слизистой защитной системе. Теперь ВМС США надеются использовать мощь слизи, синтезируя искусственную версию, чтобы обезопасить своих дайверов в глубине.
Если вы можете преодолеть фактор «слизи» слизи из карцинов, морской желатин обладает многими желательными свойствами. Слизистая оболочка состоит из микроскопических нитей, и хотя тонкие нити тоньше, чем широкие клетки крови, они удивительно прочны. Они также очень длинные, расширяются почти на шесть дюймов. Но свойство, которое заинтриговало многих исследователей и привлекло внимание ученых ВМФ, - это способность слизи к расширению. По словам Райана Кинсера (Ryan Kincer), инженера-материаловеда из Военно-морского надводного центра в Панама-Сити, когда слизь смешивается с водой, она может вырасти почти в 10000 раз по сравнению с первоначальным объемом.
Джош Когот, Мишель Кинсер и Райан Кинсер демонстрируют эластичность слизи, выделяемой тихоокеанскими вешалками в лаборатории. (Фото ВМС США Рона Ньюсома) Исследователи ВМС утверждают, что выделили гены, которые кодируют экспансивные нити, из которых состоит слизь, которые на самом деле состоят из двух отдельных белков, объясняет Джош Когот, исследовательский биохимик, работающий над проектом. Они вставили эти гены в две партии бактерий E. coli, позволяя микробам производить белки. Затем они нашли способ объединить эти белки для создания нитей слизи. Ученые смогли подтвердить, что нити искусственной слизи, на самом деле, были похожи на реальные сделки, внимательно изучив их под сканирующим электронным микроскопом.
Важно отметить, однако, военно-морской флот не опубликовал ни одного из своих результатов. И они могли раскрыть лишь ограниченное количество деталей о своих исследованиях из-за «потенциального соглашения о лицензировании интеллектуальной собственности и возможных технологий с промышленным партнером», - написала в электронном письме Кэтрин Р. Мапп, сотрудник по связям с общественностью военно-морского надводного центра., Они полагают, однако, что, если они могут производить слизь в воде, это может быть использовано в качестве защитного щита для дайверов флота.
Идея заключалась бы в том, чтобы использовать слизь, как это делает хагфиш, и развернуть ее перед лицом приближающихся хищников. По словам Кинсера, ключом является то, чтобы компоненты содержащейся слизи находились вдали от воды до тех пор, пока дайверу не понадобится развернуть ее. Возможно, его можно было носить в бутылочке с перцовым аэрозолем, или, возможно, его можно было как-то включить в гидрокостюм. Но команда видит много других возможностей для слизи, таких как био-альтернатива кевлару, говорит Когот.
Когот, биохимик, демонстрирует образец синтетической слизи из-вешенок, воссозданной из альфа- и гамма-белков тихоокеанских излишеств. (Фото ВМС США Рона Ньюсома) Так как же на самом деле образуется слизь? Ученые все еще прорабатывают детали. Но они обнаружили, что слизь состоит из комбинации двух основных компонентов: дуэта белковых нитей (что военно-морской флот стремится имитировать) и слизистой (желатиновая субстанция, которая придает соплям и слюне скользкую текстуру). У карпов филаменты содержатся в тонких клеточных мембранах, намотанных «как клубок шерсти», - говорит Лукас Бони, исследователь из ETH Zurich, изучающий слизь для ее потенциального применения в пищевой промышленности в качестве альтернативы коммерческим желатинам, которые не не требует отопления. Крошечные волокнистые пучки находятся рядом с пакетами слизи в примерно 150 порах слизи, которые тянутся по обеим сторонам тела вяленой рыбы.
Когда изморозь чувствует угрозу, он сужает эти поры, выпуская шарики слизи и пузырьки слизи. Когда они попадают в воду, мембраны разрываются и плотно намотанные нити расширяются.
«И на этом наше понимание заканчивается», - говорит Дуглас Фадж, исследователь из Университета Чепмена в Калифорнии, который обнаружил удивительные свойства биоволокна, проводя исследования для своего доктора наук. Каким-то образом волокна переплетаются со слизью, образуя слизистую подводную сеть, которая в основном состоит из воды. Волокна, кажется, «образуют паутину под водой», говорит Бон, который не участвует в работе флота.
Кинцер протягивает в сети слизь из тихоокеанских вешалок. (Фото ВМС США Рона Ньюсома) Фадж, который также не участвует в работе флота, и его команда до сих пор не понимают, как на самом деле происходит расширение. Выяснение этого окончательного процесса смешивания было бы большим препятствием для фактического использования слизи в качестве защиты. Еще одна потенциальная проблема - сохранение. Бони и его команда стабилизируют слизь тушеной рыбы, прежде чем она смешается с водой, используя масло или цитратный буфер, но даже тогда компоненты хороши только в течение нескольких дней или, возможно, недель.
Исследователи ВМФ далеко не первыми узнают о свойствах этого необычного вещества. В 2015 году группа в Сингапуре синтезировала белковые филаменты, используя похожий метод, вставляя гены белка в бактерии E. coli . Исследовательская группа Фаджа также заинтересована в имитации слизи, но вместо того, чтобы просто создавать нити, он хочет воссоздать липкость полностью, чтобы лучше понять, как она образуется.
«Мы действительно сосредоточены на этом вопросе развертывания - как он переходит от концентрированного материала в железах к его расширению в морской воде», - говорит Фадж.
Хотя синтетическое производство слизи в больших количествах все еще сопряжено с большими трудностями, многие рассматривают это вязкое вещество как экологически чистый материал будущего, который может быть использован в одежде, репеллентах для акул и продуктах питания.
Так что контролируйте этот рвотный рефлекс.
«Я ел это однажды», - говорит Бони. «На вкус как морская вода».
