Tady je otázka o kuřatech a vejcích, které jste předtím neslyšeli: Jak je možné, že vejce může být tak těžké rozbít zvenčí, přesto je pro slabé malé kuřátko snadné proniknout zevnitř?
Je to těžká otázka. Vejce skořápky jsou myšlenka se měnit jak kuřátko roste uvnitř. Jak se stvoření vyvíjí, části vnitřního skořápky se rozpouští a fuzzy ptáček začleňuje část vápníku do svých kostí. Zůstalo však nejasné, jak tento proces ovlivnil mikrostrukturu vaječných skořápek. Nyní, jak uvádí Nicola Davis z The Guardian, nová studie Science Advances naznačuje, že je to všechno o nanostrukturách vajíčka a o tom, jak se vyvíjí s rostoucím tvorem uvnitř.
Vědci z McGill University použili nový tiskový paprsek se zaměřením na iontové paprsky, který jim umožnil řezat extrémně tenké části skořápky, aby tak rozluštili tajemství a studovali strukturu vajíček. Poté analyzovali tyto tenké řezy pomocí elektronového mikroskopu ke studiu struktury skořápky.
Tým zkoumal skořápky oplodněných vajec inkubovaných po dobu 15 dnů a porovnával je s ufertilizovanými vejci. Jak uvádí Laurel Hamers z ScienceNews, zjistili, že klíčem k houževnatosti vajíček se zdálo být vytváření mikrostruktur, vedených na místo proteiny. Zaměřili svou analýzu na jeden konkrétní protein zvaný osteopontin, který se nachází ve skořápce a je považován za životně důležitý při organizaci minerální struktury.
Jak vysvětluje Davis, zdá se, že osteopontin působí jako „lešení“, které řídí strukturu a hustotu minerálů ve skořápce, zejména vápníku. Ve vyvinutém vejci jsou minerály ve vnější vrstvě skořápky hustě baleny a bohaté na osteopontin. Vnitřní vaječné vrstvy však mají jinou nanostrukturu, která má menší obsah osteopontinu a nižší hustotu minerálních obalů.
U neinkubovaných vajec se nanostruktura nezměnila. Ale u oplodněných a inkubovaných vajec se zdálo, že se struktura vnitřního vejce časem mění. Vápník byl přenesen na kuřata a vnitřek skořápky zeslábl, což usnadnilo tvorům proniknout. Vnitřní skořápka se také stala hrbolatější, což vědci věří, že poskytuje větší povrch pro chemické reakce, které uvolňují vápník kuřatům.
"Každý si myslí, že skořápky jsou křehké - [když] jsme opatrní, chodíme po skořápkách" - ale ve skutečnosti jsou pro svou tenkost extrémně silné, tvrdší než některé kovy, "říká Davisovi spoluautor Marc McKee z McGill. "Nyní už téměř v molekulárním měřítku chápeme, jak je skořápka sestavena a jak se rozpustí."
Jak uvádí Hamers, osteopontin pravděpodobně narušuje řádnou tvorbu krystalů vápníku ve skořápce a vytváří silnější skořápku. V nanoměřítku zavedení proteinu zabraňuje tvorbě hladké, jednotné krystalové struktury. Místo toho to způsobí, že struktura je nevyrovnaná, což posiluje vnější skořepinu. To je důvod, proč prasklina ve vejci vytváří cik-cak vzor místo toho, aby se otevřel čistě - přestávka musí na cestě skrz míchanou krystalovou strukturu najít slabá místa.
Aby Davis otestoval svá zjištění, hlásil, že tým vytvořil v laboratoři vlastní náhradu skořápky s osteopontinem i bez něj. "Pokud do testovací zkumavky nevložíte protein, získáte velký obří krystal [uhličitan vápenatý], jaký byste našli v muzeu, " říká McKee Davisovi. "Pokud zahodíte protein, zpomaluje proces, vnoří se do tohoto krystalu a vytváří v těchto syntetických krystalech velmi podobnou vlastnost nanostruktur a má zvýšenou tvrdost."
Znalost struktury vajec v nanoměřítku by mohla vést k novým druhům materiálů, říká Lara Estroffová, inženýrka společnosti Cornell, která se studie nezúčastnila, uvádí Hamers. Vědci se domnívají, že by to dokonce mohlo zlepšit bezpečnost potravin pro vejce. Přibližně 10 až 20 procent kuřecích vajec praskne v dopravě podle tiskové zprávy, což by mohlo vést ke kontaminaci salmonel. Pochopení toho, že některá vejce jsou silnější než jiná, by mohla pomoci chovat slepice s tvrdšími vejci.
