锌蛋白质牙齿让蚂蚁的大小更有效果

蚂蚁、蝎子和螃蟹能够提供强大的叮咬由于重金属和卤素原子的排列牙齿,爪子和刺客,研究人员发现。

而更大的动物使用工具——如鹿角或牙齿矿化影响相对较小的动物需要提供更多的权力大小所以他们使用沉重的元素生物材料(HEBs)削减。这些都是富含蛋白质的结构含有无机成分制成的锌,锰,溴或铜。虽然矿化工具都强,HEBs有更好的耐磨性,使动物的工具保持更长时间的尖锐。

“这是一个有利的平衡,”解释道赫伯特·韦特生物分子材料研究员加州大学圣芭芭拉分校,谁没有参与这项研究。“每个木匠和机械师都知道,锋利的工具需要更少的能量减少。矿化工具是用于粗粉碎和冲压等工作;相比之下,HEBs用于切割和刺穿。

现在,领导的一个团队罗伯特·斯科菲尔德从俄勒冈大学和西北太平洋国家实验室,我们已经仔细看看沙蚕虫,切叶蚁、蜘蛛、蝎子、大马哈鱼和螃蟹HEBs使用。在收集样本冷冻鱼在超市,邮购蜜蜂和狼蛛,对于leaftcutter蚂蚁,从标本收集在危地马拉和特立尼达的丛林,研究人员进行了一系列的机械测试。他们发现,HEBs减少力,能量和肌肉所需的大约60%的矿化所需的工具。这使小动物提供一个更强大的打击比否则可能在他们的大小。

除了生物物理学,研究小组使用原子探针断层扫描来创建一个3 d纳米图像切叶蚁的下颌的牙齿。而不是寻找锌聚在一起在小金属矿床矿化的工具,沿着牙齿锌均匀散布,大约一半zinc-containing阳离子蛋白质,14%免费organozinc阳离子和其余部分作为单独的锌原子。这种均匀分布,研究人员建议,使得蚂蚁进化更清晰、更精确的比biomineralisation工具。

这项研究还有助于识别可能的卤素在生物材料中的作用。在调查蟹爪,该团队发现高浓度溴的技巧。虽然剩下的爪是三倍比bromine-concentrated区域,提示是九倍的抗骨折,和1.5倍比其余的爪。韦特认为,这代表了一个“重大改善硬度在断裂倾向”没有相应的增加。

虽然没有明确的解释为什么这是目前,韦特补充说,“这听起来开始越来越像软硬结合的艺术钢生产急剧和艰难的武士刀边缘保持的蟹爪锋利和弹性。