Hagfish są dalekie od przytulania. Różowawe stworzenia przypominające węgorza mają wokół ust rzędy zębatych kolców, pozwalając im zakopać się w rozkładających się zwierzętach, takich jak robaki w ziemi. Ale te dziwaki odnoszą niesamowity sukces, są w stanie zamieszkać w różnych środowiskach i robią to stosunkowo niezmienione przez ponad 300 milionów lat. Jednym z kluczy do ich sukcesu jest genialny mechanizm obronny: szlam.
Zaatakowane przez drapieżniki te kręcące się stworzenia aktywują gruczoły śluzowe, zatykając blaszki wrogów galaretowatym połyskiem - lepki strumień pieprzu, który pozwala im uciec bez szwanku. Niewiele stworzeń morskich jest wyposażonych, aby rzucić wyzwanie temu oślizgłemu systemowi obrony. Teraz US Navy ma nadzieję wykorzystać moc szlamu, syntetyzując sztuczną wersję, aby zapewnić swoim nurkom bezpieczeństwo w głębinach.
Jeśli potrafisz pokonać czynnik „ick” śluzu włochatego, żelatyna morska ma wiele pożądanych właściwości. Maź zrobiona jest z mikroskopijnych włókien i chociaż chude nici są cieńsze niż szeroka komórka krwi, są zaskakująco silne. Są również bardzo długie, sięgają prawie sześciu cali. Ale właściwością, która zaintrygowała wielu badaczy - i zwróciła uwagę naukowców z Marynarki Wojennej - jest zdolność ekspansji szlamu. Ryan Kincer, inżynier materiałów w Naval Surface Warfare Center w Panama City, po zmieszaniu się z wodą może wzrosnąć do prawie 10 000 razy większej niż początkowa objętość.
Josh Kogot, Michelle Kincer i Ryan Kincer demonstrują elastyczność szlamu wydzielanego przez labraksa z Pacyfiku w laboratorium. (Zdjęcie US Navy autorstwa Ron Newsome) Naukowcy z Navy twierdzą, że wyizolowali geny kodujące ekspansywne włókna tworzące szlam, które w rzeczywistości składają się z dwóch oddzielnych białek, wyjaśnia Josh Kogot, biochemik badawczy pracujący nad projektem. Wstawili te geny do dwóch partii bakterii E. coli, umożliwiając drobnoustrojom pracę nad produkcją białek. Następnie wymyślili sposób na połączenie tych białek, aby utworzyć włókna szlamu. Naukowcy byli w stanie potwierdzić, że sztuczne nici szlamowe były w rzeczywistości podobne do prawdziwej transakcji, dokładnie badając je pod skaningowym mikroskopem elektronowym.
Należy jednak zauważyć, że marynarka wojenna nie opublikowała żadnych wyników. Mogli ujawnić tylko ograniczoną liczbę szczegółów dotyczących swoich badań z powodu „potencjalnej własności intelektualnej i możliwej umowy licencyjnej na technologię z partnerem przemysłowym”, napisała w e-mailu Katherine R. Mapp, oficer do spraw publicznych w Naval Surface Warfare Center . Uważają jednak, że jeśli uda im się wytworzyć śluzowaty mimik w wodzie, można go wykorzystać jako tarczę ochronną dla nurków marynarki wojennej.
Pomysł polegałby na wykorzystaniu śluzu, tak jak robią to wiedźmy, i rozmieszczeniu go w obliczu zbliżających się drapieżników. Kluczem, mówi Kincer, byłoby trzymanie zawartych w nim składników szlamu z dala od wody, dopóki nurek nie będzie musiał go rozłożyć. Być może można go nosić w butelce z rozpylaczem pieprzu, a może w jakiś sposób można go włączyć do skafandra. Ale zespół widzi wiele innych możliwości śluzu, takich jak bio-alternatywa dla Kevlaru, mówi Kogot.
Kogot, biochemik, pokazuje próbkę syntetycznego szlamu włochatego odtworzonego z białek alfa i gamma włochatego pacyficznego. (Zdjęcie US Navy autorstwa Ron Newsome) Jak więc faktycznie powstaje szlam? Naukowcy wciąż pracują nad szczegółami. Ale odkryli, że szlam powstaje z połączenia dwóch głównych składników, duetu włókien proteinowych (co ma na celu naśladować Marynarka Wojenna) i śluzu (galaretowata substancja, która nadaje śluzowi i ślinie sutkę i ślinę). W włóczni włókna zawarte są w cienkich błonach zwiniętych „jak kłębek wełny” - mówi Lukas Böni, badacz z ETH Zurich badający śluz pod kątem jego potencjalnych zastosowań w przemyśle spożywczym jako alternatywa dla komercyjnych żelatyn, które nie nie wymagają ogrzewania. Maleńkie włókniste wiązki znajdują się obok paczek śluzu w około 150 porach śluzu, które przecinają obie strony ciała włóczęgi.
Kiedy hagfish czuje się zagrożony, zwęża te pory, uwalniając kulki śluzu i pęcherzyki śluzu. Gdy uderzą w wodę, membrany pękają, a ciasno nawinięte włókna rozszerzają się.
„I na tym kończy się nasze zrozumienie” - mówi Douglas Fudge, badacz z Chapman University w Kalifornii, który odkrył zaskakujące właściwości biowłókien podczas badań nad doktoratem. W jakiś sposób włókna przeplatają się ze śluzem, tworząc śliską podwodną sieć, która składa się głównie z wody. Włókna wydają się „tworzyć pajęczynę pod wodą”, mówi Böni, który nie jest zaangażowany w pracę marynarki wojennej.
Kincer rozciąga szlam z pacyficznej sieci w sieci. (Zdjęcie US Navy autorstwa Ron Newsome) Knot, który również nie jest zaangażowany w pracę Marynarki Wojennej, i jego zespół, wciąż nie potrafią zrozumieć, jak to się dzieje. Zrozumienie tego końcowego procesu mieszania stanowiłoby dużą przeszkodę dla faktycznego wykorzystania szlamu jako obrony. Innym potencjalnym problemem byłoby zachowanie. Böni i jego zespół stabilizują wydzieliny z włoch, zanim zmieszają się z wodą za pomocą oleju lub buforu cytrynianowego, ale nawet wtedy składniki są dobre tylko przez kilka dni lub tygodni.
Naukowcy z Marynarki Wojennej nie są wcale pierwszymi, którzy wykorzystali właściwości tej niezwykłej substancji. W 2015 r. Grupa w Singapurze zsyntetyzowała filamenty białkowe za pomocą czegoś, co wydaje się podobną metodą, wprowadzając geny białka do bakterii E. coli . Grupa badawcza Knota jest również zainteresowana naśladowaniem szlamu, ale zamiast tworzyć włókna, chce odtworzyć goo w całości, aby lepiej zrozumieć, jak się formuje.
„Jesteśmy naprawdę skoncentrowani na tej kwestii rozmieszczenia - od przejścia od koncentratów w gruczołach do ekspansji w wodzie morskiej”, mówi Fudge.
Chociaż nadal istnieje wiele przeszkód w syntetycznym wytwarzaniu szlamu w dużych ilościach, wielu postrzega tę lepką substancję jako ekologiczny materiał przyszłości, z potencjalnymi zastosowaniami w odzieży, repelentach rekinów i żywności.
Więc kontroluj ten odruch wymiotny.
„Zjadłem go raz” - mówi Böni. „Smakuje jak woda morska.”
