Oto pytanie o kurczaki i jaja, o których być może wcześniej nie słyszałeś: Jak to możliwe, że jajo może być tak trudne do złamania z zewnątrz, a jednocześnie tak łatwe dla małego, słabego pisklęcia, aby przebić je od środka?
Trudne pytanie. Uważa się, że skorupki jaj zmieniają się, gdy pisklę rośnie w środku. W miarę rozwoju stworzenia części wewnętrznej skorupy jaja rozpuszczają się, a puszysty ptaszek wprowadza do kości trochę tego wapnia. Pozostało jednak niejasne, jak ten proces wpłynął na mikrostrukturę skorupy jaja. Teraz, jak donosi Nicola Davis z The Guardian, nowe badanie Science Advances sugeruje, że chodzi o nanostrukturę jaja i to, jak rozwija się wraz z rosnącym stworzeniem w środku.
Aby rozszyfrować tajemnicę i zbadać struktury jaj, naukowcy z McGill University zastosowali nową wiązkę jonów skupionych, która pozwoliła im wyciąć bardzo cienkie fragmenty skorupy, zgodnie z komunikatem prasowym. Następnie przeanalizowali te cienkie skrawki za pomocą mikroskopu elektronowego w celu zbadania struktury skorupy.
Zespół zbadał skorupy zapłodnionych jaj inkubowanych przez 15 dni i porównał je z jajami zapłodnionymi. Jak donosi Laurel Hamers w ScienceNews, odkryli, że kluczem do odporności jaj wydaje się tworzenie mikrostruktur kierowanych przez białka. Skoncentrowali swoją analizę na jednym konkretnym białku zwanym osteopontyną, które znajduje się w całej skorupie i które uważa się za niezbędne w organizacji struktury mineralnej.
Jak wyjaśnia Davis, osteopontyna wydaje się działać jako „rusztowanie”, które kieruje strukturą i gęstością minerałów w skorupie, w szczególności wapnia. W rozwiniętym jaju minerały w zewnętrznej warstwie skorupy są gęsto upakowane i bogate w osteopontynę. Ale wewnętrzne warstwy jaj mają inną nanostrukturę, która ma mniej osteopontyny i mniejszą gęstość upakowania minerałów.
W nie inkubowanych jajach nanostruktura nie uległa zmianie. Ale w zapłodnionych i inkubowanych jajach struktura jaja wewnętrznego zmieniała się z czasem. Wapń został przeniesiony na pisklęta, a wnętrze skorupy osłabło, co ułatwiło critterowi przebicie się. Wewnętrzna skorupa również stała się bardziej wyboista, co zdaniem naukowców zapewnia większą powierzchnię dla reakcji chemicznych uwalniających wapń u kurcząt.
„Wszyscy myślą, że skorupy jaj są kruche - [kiedy] zachowujemy ostrożność, „ chodzimy po skorupkach jaj ”- ale w rzeczywistości, ze względu na ich cienkość, są niezwykle mocne, twardsze niż niektóre metale” - mówi Davis współautor Marc McKee z McGill. „Naprawdę rozumiemy teraz na niemal molekularną skalę, w jaki sposób składa się skorupkę jajka i jak się rozpuszcza”.
Jak donosi Hamers, osteopontyna prawdopodobnie zaburza uporządkowane tworzenie kryształów wapnia w skorupce, tworząc silniejszą skorupę. W nanoskali wprowadzenie białka zapobiega tworzeniu gładkiej, jednolitej struktury krystalicznej. Zamiast tego powoduje, że struktura jest bardziej nierówna, co wzmacnia zewnętrzną powłokę. Właśnie dlatego pęknięcie jajka tworzy zygzakowaty wzór, a nie otwiera się czysto - przerwa musi znaleźć słabe punkty na drodze przez zakodowaną strukturę kryształu.
Aby przetestować swoje odkrycia, Davis donosi, że zespół stworzył w laboratorium własny zamiennik skorupy jaja, z osteopontyną i bez niej. „Jeśli nie umieścisz białka w probówce, otrzymasz duży gigantyczny kryształ kalcytu [węglanu wapnia], jak w muzeum”, mówi McKee Davisowi. „Jeśli wrzucisz białko, spowolni to proces, zatapia się w tym krysztale i generuje bardzo podobną właściwość nanostruktury w tych syntetycznych kryształach i ma zwiększoną twardość”.
Lara Estroff, inżynier Cornell, który nie był zaangażowany w badanie, wie, że znajomość struktury jaja w nanoskali może prowadzić do powstania nowych rodzajów materiałów. Naukowcy uważają, że może to nawet poprawić bezpieczeństwo żywności dla jaj. Według komunikatu prasowego około 10 do 20 procent jaj kurzych pęka podczas transportu, co może prowadzić do zanieczyszczenia salmonellą. Zrozumienie, dlaczego niektóre jajka są silniejsze od innych, może pomóc hodować kurczaki z twardszymi jajami.
