Głębokie morze jest ciemne i pełne grozy, ale być może najbardziej przerażającym stworzeniem jest smokowiec, kruczoczarny stwór z wystającą szczęką pełną zębów podobnych do noża. Ale jest mało prawdopodobne, że inne stworzenia z otchłani zauważą nawet usta gigantycznych chrupaków, dopóki nie będzie za późno. To dlatego, że duże zęby ryby są przezroczyste, dzięki czemu są niewidoczne pod wodą.
Teraz, nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Matter, zagłębiło się w strukturę tych unikalnych zębów u jednego gatunku smoczaka, Aristostomias scintillans, stwierdzając, że zęby są wykonane z materiału, który może mieć zastosowanie nie tylko do złapania następnego posiłku smoczej ryby.
Dragonfish są naprawdę imponujące: mogą mieć mniej niż stopę długości i są trochę powolne, ale nadal są drapieżnikiem wierzchołkowym w ich głębokiej, ciemnej warstwie oceanu około 1600 stóp pod powierzchnią. Ich kruczoczarne ciała i przezroczyste zęby sprawiają, że są niezauważalne, chyba że zostaną oświetlone organami bioluminescencyjnymi wzdłuż ich ciała i szczęki. Pozostaje jednak wiele tajemnic dotyczących ryb, w tym właśnie z tych zębów w trybie ukrycia.
„Spędzają większość czasu siedząc z otwartymi szczękami i czekając na coś, co nadejdzie”, mówi pierwsza autorka Audrey Velasco-Hogan, doktorantka z University of California San Diego w komunikacie prasowym. „Ich zęby są zawsze odsłonięte, dlatego ważne jest, aby były przezroczyste, aby nie odbijały ani nie rozpraszały światła bioluminescencyjnego z otoczenia”.
Aby zrozumieć, jak działają zęby, Velasco-Hogan i międzynarodowa współpraca naukowców przeanalizowali nanostrukturę uzębienia ryby za pomocą mikroskopii elektronowej i innych technik obrazowania.
Okazuje się, że zęby ważki są zasadniczo dziwną odmianą konwencjonalnych białych perłowych białek. Podobnie jak większość chrupików, zęby smoczej ryby mają dwie zewnętrzne warstwy: zewnętrzną powłokę szkliwa i wewnętrzną warstwę zębiny, która zwykle składa się z kanalików łączących szkliwo, komórki nerwowe i naczynia krwionośne w środku zęba.
Ale, donosi Wudan Yan z The New York Times , szkliwo smoka jest wysadzane małymi kryształkami wykonanymi z hydroksyapatytu o średnicy zaledwie 5 do 20 nanometrów. Kryształy są zbudowane w taki sposób, że zapobiegają rozpraszaniu światła przez zęby. Dentyna jest również niezwykła, ponieważ nie zawiera mikroskopijnych kanalików, które rozpraszają światło, dzięki czemu jest widoczna, ale zamiast tego jest wykonana z nanoskalowych prętów zębiny. Zasadniczo materiał nie jest super-egzotyczny, ale jego struktura jest.
„Początkowo myśleliśmy, że zęby zostały wykonane z innego, nieznanego materiału. Odkryliśmy jednak, że są one wykonane z tych samych materiałów, co nasze ludzkie zęby: hydroksyapatyt i kolagen ”- powiedział Jeremy Rehm z Associated Press, starszy autor, Marc Meyers, również z UCSD. „Jednak ich organizacja różni się znacznie od organizacji innych ryb i ssaków. To była dla nas niespodzianka: te same elementy składowe, różne skale i hierarchie. Natura jest niesamowita w swojej pomysłowości. ”
W skali mikroskopowej, na poziomie struktury większości zębów, światło może oddziaływać i odbijać się od cząsteczek, co prowadzi do ładnego, jasnego, białego uśmiechu, Meyers mówi Ed Cara z Gizmodo . Jednak gdy struktury są zorganizowane na poziomie nanoskali, światło często przechodzi przez nie bez interakcji.
„[W] cechy większości materiałów są bardzo, bardzo małe, światło nie rozprasza się ani nie odbija - po prostu przez nie przechodzi” - mówi Meyers.
Największy biologiczny wynos z badań jest dość oczywisty: ważki prawdopodobnie rozwinęły te unikalne ukryte chompery, aby uczynić je bardziej skutecznymi drapieżnikami. Odkrycia te interesują również naukowców zajmujących się materiałami. Odkryte nanostruktury mogą być wykorzystane do opracowania nowych przezroczystych materiałów, jak mówi Yan, naukowiec ds. Materiałów Chih-Hao Chang z North Carolina State University, który nie był zaangażowany w badania.
„Biomimetyki dostarczyły inżynierom wiele inspiracji, a to kolejny wspaniały przykład” - mówi. „To po prostu pokazuje, jak piękna jest otaczająca nas przyroda, a przyjrzenie się z bliska może być naprawdę satysfakcjonujące”.
Cara z Gizmodo informuje, że zespół jest teraz zainteresowany tym, jak twarde są zęby smoczej ryby. Jeśli są mocne, badania mogą doprowadzić do opracowania nowego typu wytrzymałego, przezroczystego szkła lub ceramiki.
A jeśli zęby smoczej ryby się nie rozejdą, w morzu jest więcej ryb. Rehm z AP informuje, że zespół jest również zainteresowany analizą chrupaczy innych ryb głębinowych z przezroczystymi zębami, w tym żabnicą i siekiem.
