Překvapivý objev: Čelisti mořského červa skrývají supertvrdý a lehký ‚biokov‘ s potenciálem pro inženýrství

Mořský červ Perinereis cultrifera, známý jako rournatec, skrývá ve svých čelistech materiál, který vědci označují za „biokov“. Tento materiál je výjimečně tvrdý, ale zároveň lehký, a mohl by najít uplatnění v inženýrství.

Mořský červ Perinereis cultrifera, známý jako rournatec, skrývá ve svých čelistech materiál, který vědci označují za „biokov“. Tento materiál je výjimečně tvrdý, ale zároveň lehký, a mohl by najít uplatnění v inženýrství. Čelisti těchto červů, které jim umožňují drtit tvrdou kořist, jako jsou malí korýši, se objevují ve fosilním záznamu již stovky milionů let.

Christian Hellmich z Technické univerzity ve Vídni se se svým týmem věnuje studiu těchto čelistí téměř deset let. Jejich výzkum vedl k objevu nového materiálu, jehož molekulární struktura kombinuje proteiny a ionty kovů, jako je zinek. Díky tomu má vlastnosti, které se pohybují mezi měkčími biologickými materiály a kovy.

Nedávno tým provedl více než 3300 experimentů, při nichž byly do různých částí čelisti vytvářeny malé prohlubně. Způsob, jakým se tvrdost materiálu měnila pod tlakem, odpovídal vzoru typickému pro kovy, jako je měď a stříbro. Přesto však čelist vykazovala i určitý druh pružnosti, kterou kovy nemají, jak uvádí Hellmich. Vědci následně vyvinuli matematický model biokovů, který ukazuje, jak by mohly reagovat na namáhání jedinečným způsobem, kdy mikroskopické síly vznikají uspořádáním kovových iontů do linií podobných určitým defektům v krystalech.

Vědce překvapilo, kolik novinek objevili u takto relativně jednoduchého živočicha. Provádění mechanických testů na milimetrových čelistech bylo mimořádně náročné a vyžadovalo stovky hodin přípravy a leštění. Matthew Lehnert z Kent State University v Ohiu zdůrazňuje, že čelisti rournatců jsou neuvěřitelně tvrdé a přitom velmi lehké. Mnoho průmyslových odvětví, od automobilového po letecký průmysl, hledá nové způsoby vývoje tvrdých a lehkých materiálů, a příroda zde nabízí odpovědi.

Markus Buehler z Massachusettského technologického institutu, který se studie neúčastnil, dodává, že evoluce nějakým způsobem dokázala vytvořit mechanické vlastnosti podobné kovům z proteinových složek. Studiem červa se snažíme zjistit, jaký trik to umožňuje. Dlouhodobým cílem tohoto výzkumu je geneticky programovat materiály, které by se pěstovaly v biologických systémech. Hellmich a jeho kolegové se o tento cíl zajímají a jejich tým již zahrnuje genetiky a biology z Vídeňské univerzity. Zkoumají například, jak by se čelisti lišily, pokud by vyřadili některé geny.