Глубокое море темно и полно ужасов, но, пожалуй, самым страшным существом из всех них является рыба-дракон, темно-черный зверь с торчащей челюстью, полной ножоподобных зубов. Но маловероятно, что другие существа пропасти даже заметят уста гигантских пыхотей, пока не станет слишком поздно. Это потому, что негабаритные зубы рыбы прозрачны, что делает их невидимыми под водой.
Теперь, новое исследование, опубликованное в журнале Matter, более глубоко изучило структуру этих уникальных зубов у одного вида рыб- драконов, Aristostomias scintillans, и обнаружило, что зубы сделаны из материала, который может применяться не только для ловли следующей еды драконьей рыбы.
Рыбы-драконы действительно впечатляют: они могут быть длиной менее фута и довольно медленными, но они все еще являются хищниками вершины в своем глубоком темном слое океана, примерно на высоте 1600 футов под поверхностью. Их темно-черные тела и прозрачные зубы делают их незаметными, если они не освещены биолюминесцентными органами вдоль их тела и челюсти. Но остается много загадок о рыбе, в том числе и то, из чего сделаны зубы в режиме невидимости.
«Они проводят большую часть своего времени, сидя с открытыми челюстями, ожидая, когда что-нибудь придет», - говорит в своем пресс-релизе первый автор Одри Веласко-Хоган, аспирант в Калифорнийском университете в Сан-Диего. «Их зубы всегда открыты, поэтому важно, чтобы они были прозрачными, чтобы они не отражали и не рассеивали биолюминесцентный свет из окружающей среды».
Чтобы понять, как работают зубы, Веласко-Хоган и международное сотрудничество ученых посмотрели на наноструктуру зубных рядов рыб, используя электронную микроскопию и другие методы визуализации.
Оказывается, что зубы драконов - это, по сути, странная разновидность обычных жемчужных белых. Как и у большинства червяков, зубы рыбы-дракона имеют два внешних слоя: внешнюю оболочку эмали и внутренний слой дентина, который обычно состоит из канальцев, соединяющих эмаль, нервных клеток и кровеносных сосудов в центре зуба.
Но, как сообщает Wudan Yan в The New York Times , эмаль у рыб-драконов усеяна крошечными кристаллами из гидроксиапатита диаметром всего от 5 до 20 нанометров. Кристаллы структурированы таким образом, что предотвращают рассеивание света от зубов. Дентин также необычен, потому что он не содержит микромасштабных канальцев, которые рассеивают свет, делающий его видимым, но вместо этого сделан из наноразмерных палочек дентина. По сути, материал не суперэкзотический, но его структура.
«Сначала мы думали, что зубы сделаны из другого, неизвестного материала. Однако мы обнаружили, что они сделаны из тех же материалов, что и наши человеческие зубы: гидроксиапатит и коллаген », - рассказывает Джереми Рем из Associated Press старший автор Марк Мейерс, также из UCSD. «Однако их организация значительно отличается от других рыб и млекопитающих. Для нас это стало неожиданностью: одни и те же строительные блоки, разные масштабы и иерархия. Природа поражает своей изобретательностью ».
На микромасштабе, уровне, на котором структурировано большинство зубов, свет может взаимодействовать и отражаться от молекул, вызывая приятную ярко-белую улыбку, рассказывает Мейерс Эд Каре из Gizmodo . Однако когда структуры организованы на наноразмерном уровне, свет часто просто проходит без взаимодействия.
«Когда черты большинства материалов очень и очень малы, свет не рассеивается и не падает, он просто проходит сквозь него», - говорит Майерс.
Самый большой биологический вывод из исследования довольно очевиден: рыба-дракон, вероятно, развила эти уникальные стелс-шомперы, чтобы сделать их более эффективными хищниками. Но выводы интересуют и ученых материалов. Обнаруженные наноструктуры могут быть использованы для разработки новых прозрачных материалов, как рассказывает Ян ученый по материалам Чих-Хао Чанг из Университета штата Северная Каролина, который не принимал участия в исследовании.
«Биомиметика послужила источником вдохновения для инженеров, и это еще один прекрасный пример», - говорит он. «Это просто показывает, как прекрасна природа вокруг нас, и это может быть действительно полезным, если присмотреться поближе».
Cara Gizmodo сообщает, что теперь команда заинтересована в том, чтобы узнать, насколько крепкие зубы у рыб-драконов. Если они сильны, исследование может привести к разработке нового типа прочного, прозрачного стекла или керамики.
И если зубы драконов не выпали, в море больше рыбы. Rehm AP сообщает, что команда также заинтересована в анализе гусениц других глубоководных рыб с прозрачными зубами, в том числе рыболовов и топориков.
