Прозорі зуби

прозорі

Щоб залишитися невидимою для своєї здобичі, глибоководна бабка розробила прозорі зуби, які зменшують розсіювання світла. Грабіжник може служити зразком для дослідження матеріалів.

11.06.2019 Математика, природничі та технічні науки INM - Інститут нових матеріалів Лейбніца Результати досліджень

Біля узбережжя Сан-Дієго, за 500 метрів під водою, морські чудовиська розміром з олівець посміхаються як смоляні, бо їхні роти наповнені прозорими зубами. Дослідження цієї унікальної адаптації глибоководних бабок (Aristostomias scintillans) показали, що їх зуби еволюціонували, щоб зменшити розсіювання світла та ефективно змусити широко відкритий рот риби зникнути. Дослідники INM у співпраці з океанографами та науковцями з Америки досліджували, що і чому зуби прозорі. Під керівництвом Марка Мейерса з Каліфорнійського університету ви описуєте властивості зубів у нещодавно опублікованій публікації у спеціалізованому журналі Matter.

Мейерс об'єднався з Лейбніцьким інститутом нових матеріалів (INM) для дослідження матеріалознавства. Маркус Кох, керівник відділу фізичного аналізу в INM, та Біргіт Нотдарфт підготували зразки за великі кошти та проаналізували їх за допомогою спеціального електронного мікроскопа.

Вони виявили, що прозорість зубів відрізняється від тієї, яку розвинули інші організми в цій адаптації. Спочатку вони побачили, що зуби бабки - як і зуби людини - складаються із зовнішнього шару, схожого на емаль, і внутрішнього шару дентину. Однак лише близько 20 нанометрів великих нанокристалів розподіляється в аморфній органічній масі “зубної емалі”. На відміну від людських зубів, у них немає дентинних канальців, які у людей передають сигнали тиску, але також і больові відчуття. Завдяки цій непорушеній наноструктурі світло може безперешкодно проходити через зуб: світло в навколишньому середовищі не відбивається і не розсіюється поверхнею зубів, що робить їх практично непомітними для здобичі. Зуби також порівняно тонкі порівняно з іншими хижими рибами, що сприяє цьому ефекту.

"Більшість тварин у глибоководних морях особливо пристосувались до навколишнього середовища. Той факт, що у бабок мають прозорі зуби, все-таки збентежив нас, оскільки ця характеристика зазвичай зустрічається у великих видів", - говорить Мейерс. "Абсолютно фантастично, як ці тварини використовують класичний принцип розсіювання світла, щоб стати невидимими для здобичі. Якби ці зуби були видні, здобич негайно відійшла б", - додає Едуард Арц з INM в Саарбрюкені. Можливо, саме тому риба-дракон ефективна хижацька риба, незважаючи на невеликі розміри.

Хоча приблизно шість сантиметрів завдовжки, глибоководні морські змії є успішними хижими рибами у своїй частині океану, харчуючись меншими рибами до 50 відсотків їх розміру. Найбільш відмінною рисою бабки є її надзвичайно велика голова, повна зубів, схожих на ікла. Риба має темношкіре тіло, схоже на вугра. Риби настільки ненаситні, що їм властиво їсти одна одну.

Натхненний цією природною моделлю, дослідники хочуть створити прозорі, високоміцні матеріали, натхненні зубом дракона, використовуючи комбінацію нанокристалів та кераміки.