№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Откуда у морских червей металлические клыки

Фото: PNAS

Глицеры – и без того создания не слишком приятные. Так у них еще и клыки есть, которые частично состоят из металла! Разбирались, как они появились вообще.

В новом исследовании ученые рассмотрели особенности глицер (Glycera) – морских многощетинковых червей из отряда Phyllodocida. Это плотоядные животные, которые закапываются глубоко в ил на морском дне, где выжидают, чтобы внезапно атаковать добычу или соперника своими устрашающими челюстями с клыками, которые частично состоят из меди и полны парализующего яда.

Ведущий автор работы Уильям Уандерли из лаборатории Герберта Уэйта в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре решил выяснить, как один из видов этих червей – Glycera dibranchiata – обзавелся медью для своей челюсти. 

Известно, что медь в челюстях этих червей составляет около 10 процентов от общей структуры – и это довольно высокое содержание. Остальные составляющие – это белок и меланин. Сочетание меди и меланина в челюстях глицер придает им значительную стойкость к истиранию, что помогает клыкам червей сохраняться в течение жизни животного примерно до пяти лет.

В новом исследовании команда препарировала червя Glycera dibranchiata, проанализировала ткань челюсти и изучила культивированные клетки in vitro. В результате удалось идентифицировать структурный белок, который помогает различным химическим компонентам так успешно объединяться. Исследователи предполагают, что рассматриваемый белок, называемый многозадачным белком (MTP), настолько эффективен, что может указать путь к новым процессам производства материалов.

«Мы вовсе не ожидали, что белок с таким простым составом – то есть в основном состоящий из глицина и гистидина – будет выполнять столько функций и несвязанных действий. Это сочетание может стать путеводителем к тому, чтобы производить и разрабатывать более качественные потребительские материалы», – Герберт Уэйт.

По словам исследователей, MTP выполняет многочисленные химические функции в непрерывном процессе производства челюстей. К ним относятся связывание меди (которая собирается из морских отложений), катализирование образования меланина и действие в качестве организатора и производителя, и сборка полученной смеси из белка, меди и меланина, которая составляет челюсти в хоботке глицеры.

Фото: Smithsonian Environmental Research Center / Flickr
Глицера вида Glycera dibranchiata во всей красе

Исследователи отмечают, что это действительно «грандиозный трюк», и для его воспроизведения в лабораторных условиях с использованием обычного оборудования потребуется много работы и различного оборудования.

«Однако, если мы сможем понять, как воспроизвести его, каким-то образом использовать природный MTP или имитировать аналогичные химические функции, это может стать большим шагом в материаловедении. 

Согласованная деятельность MTP по конструированию архитектуры челюсти Glycera предоставляет убедительную возможность переосмыслить дизайн технологий обработки, необходимых для высокопроизводительных и устойчивых композитных и смешанных полимерных материалов. Сочетание химической простоты и функциональной универсальности в MTP обладает огромным потенциалом для обработки биологических и природных материалов», – заключают авторы работы.