Ученые раскрыли секрет прочности муравьиных зубов
Муравьи и еще некоторые насекомые обладают острыми и сильными зубами. Соответствующие данные были получены в результате изучения снимков.
Исследователи использовали ионный микроскоп и выяснили, что зубы муравьев представляют собой смесь белков и цинка. Причем металла весьма много — он составляет примерно десятую часть всей массы муравьиных зубов, сообщает Science Daily.
«У муравьев есть зубы, это может подтвердить любой, кто хоть раз наступал на муравейник. Эти специализированные структуры, технически называемые «нижнечелюстные зубы», прикреплены за пределами их ротовой полости. Зубы состоят из материала, который плотно связывает отдельные атомы цинка«, — отмечают исследователи.
Причем зубы оказались весьма функциональными. Они позволяют маленьким муравьям использовать 60% от силы, которую им пришлось бы задействовать, если бы их зубы по составу были аналогичны человеческим.
Однако все вопросы на этом не решены. Ученые пока не могут понять, как цинк «затвердевает» в телах насекомых. Для этого потребуется проводить новое исследование.
Ранее американские ученые установили, что муравьи являются не такими трудолюбивыми, как человечество привыкло считать. Энтомологи Анна Дорхаус и Даниэль Шаброно пришли к выводу, что эти насекомые любят лениться.
Исследователи в течение двух лет наблюдали за поведением муравьев и тем, какие отношения складывались в коллективах насекомых из разных колоний.
Удалось установить, что трудолюбивыми были лишь 2,5% насекомых. Подавляющее большинство (70%) трудилось лишь в редких случаях. Каждый четвертый муравей либо не работал, либо изображал бурную деятельность.
Источник
Откуда у муравьев такие острые зубы? Снимки в атомном масштабе дали ответ
Вы когда-нибудь задумывались, как крошечные существа могут так легко разрезать что-либо, колоть или жалить? Именно этим вопросом задались исследователи из Университета Орегона и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США. Они нашли ответ, наблюдая за муравьями.
У муравьев есть зубы, и это может подтвердить любой, кто хоть раз наступал на муравейник. Просто эти зубы не слишком-то напоминают наши: специализированные структуры, выполняющие роль зубов у муравье, находятся за пределами их рта и зовутся «нижнечелюстными зубами» (потому что прикреплены они, как можно догадаться, к нижней челюсти).
Ученые выяснили, что эти зубы представляют собой однородную смесь белков и цинка. При этом отдельные атомы цинка прикреплены примерно к четверти аминокислотных единиц, составляющих белки, которые и образуют зубы.
Команда биофизиков разработала методы измерения твердости, эластичности, энергии разрушения, сопротивления истиранию и ударопрочности в миниатюрном масштабе, чтобы оценить свойства зубов членистоногих. Они использовали сфокусированный ионный микроскоп, чтобы получить образец крошечного кончика зуба муравья, а затем визуализировали его с помощью атомно-зондовой томографии. Это позволило команде определить, как именно отдельные атомы расположены в зубе муравья.
Используя эту технику, ученые впервые зафиксировали наноразмерное распределение атомов цинка в зубе муравья.
Ученые выяснили, что такие биоматериалы позволяют животным использовать 60 процентов и даже меньше от той силы, которую им пришлось бы прикладывать, если бы их «инструменты» были сделаны из того же материала, что и человеческие зубы.
Неудивительно, что материалы, из которых получаются настолько острые челюсти, эволюционировали именно у мелких животных. И клещу, и волку нужно прокусить кожу лося, но у волка мускулы намного сильнее. А вот клещ может компенсировать слабость своих крошечных мышц, используя более острые зубы, которые фокусируют силу на меньших участках.
С эволюционной точки зрения такой состав зубов позволяет мелким животным потреблять более жесткую пищу. А экономия энергии за счет использования меньшего усилия важна для всех. Эти преимущества могут объяснить широкое использование биоматериалов из тяжелых металлов вроде цинка и марганца в природе. Их можно найти у большинства муравьев, многих других насекомых, пауков и паукообразных, морских червей, ракообразных и многие других видов небольших организмов.
Хотя исследователи прояснили преимущества биоматериалов с «тяжелыми» элементами, мы до сих пор не знаем точно, как цинк и марганец затвердевают и защищают зубы животных.
«Одна из возможностей состоит в том, что небольшая часть цинка, например, образует мосты между белками, и эти поперечные связи делают материал более жестким, как поперечные балки укрепляют здание. Мы также думаем, что, когда клык ударяется о что-то твердое, эти цинковые поперечные связи могут сначала сломаться, поглощая энергию, чтобы сам клык не раскололся.
Мы предполагаем, что изобилие дополнительного цинка является готовым запасом для заживления зубов», – пишут исследователи.
Возможность самовосстановления таких челюстей делает их еще более интересными, и следующий шаг команды – проверить эту гипотезу. Ученые надеются, что самовосстановление или другие свойства биоматериалов с тяжелыми металлами могут привести к созданию улучшенных материалов для медицинских инструментов и других небольших устройств.
Почитайте о муравьях – обладателях самых быстрых челюстей на планете.
Всероссийский фотоконкурс «Широка моя страна»: покажите красоту любимых мест
Сайгаки: ликбез о степных антилопах
Мы пойдем на Север: экотуризм в нацпарке «Онежское Поморье»
Источник
Как маленькие муравьи разрезают большие ветки: раскрыт секрет уникальных зубов
Ученые выяснили, как крошечные зубы муравьев, подобно скальпелю или пиле, с легкостью разрезают большие и плотные объекты
Недавнее исследование ученых из Университета Орегона и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) впервые показало, как атомы цинка увеличивают эффективность и поддерживают остроту изящных муравьиных зубов, с помощью которых насекомые могут с легкостью разрезать различные предметы.
Рассмотрим муравьиный зуб. Да, у муравьев есть зубы, это может подтвердить любой, кто когда-либо наступал на муравейник. Эти органы, которые по-научному называются «нижнечелюстными зубами», потому что они прикреплены как бы снаружи их рта, сделаны из материала, который плотно связывается отдельными атомами цинка.
Эти уникальные органы насекомых десятилетиями привлекали доцента Орегонского университета Роберта Скофилда, который руководил этим исследованием. Его команда биофизиков разработала методы, которые позволяют измерять твердость, эластичность, энергию разрушения, стойкость к истиранию и ударопрочность в крошечных масштабах.
Однако эти методы все равно не позволяли увидеть структуру материалов, из которых состоят зубы муравьев и другие микроскопические органы животных. Поэтому исследователи привлекли к своей работе ученого-материаловеда Аруна Девараджа из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, который является экспертом в области специальной микроскопической техники — атомно-зондовой томографии. Он применил метод сфокусированного ионного пучка, чтобы взять крошечный образец иглы с кончика зуба муравья, а затем визуализировал этот образец иглы с помощью атомно-зондовой томографии. Используя эту технику, исследователи впервые увидели наноразмерное распределение атомов цинка в зубе муравья.
Источник
Почему у муравьедов и панголинов «зубы» в желудке?
Не обязательно гонять шайбу на льду 24/7, чтобы остаться без зубов. Иногда природа играет с тобой злую шутку, и ты рождаешься без них изначально. Например, как милейшее создание на земле — панголин . Но не переживайте, жевать ему есть чем. Ведь его зубы находятся в желудке !
Скажем честно, панголин не единственный, кого природа обделила лучезарной улыбкой. Муравьедов постигла та же участь. Более того, рот у них настолько маленький, что они его даже толком раскрыть не могут . Единственный орган во рту, который работает исправно — язык . У панголина он может достигать до 28 сантиметров , а у муравьеда до 60 !
И те, и те питаются насекомыми , поэтому муравьедам и панголинам в пасти зубы не нужны. Но не потому, что насекомых не нужно жевать. Просто пока ты прожуёшь одного муравья — остальные уже свалят. Поэтому животины слизывают всех насекомых, которые попались ему на глаза, залпом.
Итак, порция сочных муравьёв оказалась в животе, что же дальше? А дальше начинается жесть, ведь муравьеды и панголины обзавелись зубами в желудке ! Зубы эти, конечно, мало похожи на наши, их роль выполняют жёсткие пластины . Но функция у них та же — перемалывание пищи.
Благодаря активным стенкам желудка, пластинки трутся друг о друга, перетирая насекомых. Панголины и муравьеды буквально жуют своими животом. Если бабочек, а, точнее, муравьёв в животе слишком много, животины пожирают мелкие камушки . Благодаря мышечным сокращениям камни перетирают муравьёв, словно жернова, способствуя пищеварению.
Жаль, что таких зубов нет у нас. Тогда бы твоей бабуле не понадобилась вставная челюсть, а тебе не пришлось бы жаться в стоматологическом кресле от ужаса.
У нас каждый день выходит 2 крутые статьи про животный мир. Без перерыва. Подписывайся, ставь лайк, и каждый день под рукой будет качественное приятное чтение.
В комментариях свободное общение и вопросы автору.
Источник
Ученые раскрыли секрет сверхсилы муравьиных зубов
Снимки в атомном масштабе показали, что муравьи и еще некоторые насекомые обладают острыми и сильными зубами. Соответcвующее исследование опубликовано в журнале Science Daily.
Исследователи использовали сфокусированный ионный микроскоп и выяснили, что зубы муравья представляют собой однородную смесь белков и цинка. Атомов цинка много, к некоторым аминокислотным единицам прикреплены целые группы — цинк составляет примерно одну десятую всей массы муравьиных зубов.
«Да, у муравьев есть зубы, это может подтвердить любой, кто хоть раз наступал на муравейник. Эти специализированные структуры, технически называемые «нижнечелюстные зубы» — они прикреплены за пределами их ротовой полости — состоят из материала, который плотно связывает отдельные атомы цинка», — говорится в исследовании.
Исследовательская группа посчитала, что, поскольку эти биоматериалы могут быть более острыми, они позволяют животным использовать 60% или даже меньше силы, которую им пришлось бы использовать, если бы их зубы были близки по составу, например, к человеческим.
Ученые отмечают, что некоторые элементы, например цинк и марганец, делают зубы тверже, однако пока не известно, как именно элементы «затвердевают» в телах насекомых.
«Мы полагаем, что, когда клык ударяется о что-то твердое, эти цинковые поперечные связи могут сначала сломаться, поглощая энергию, чтобы сам зуб не разрушился. Предполагаем, что изобилие дополнительного цинка является готовым запасом для заживления зубов», — пишут исследователи.
Ранее ученые впервые сняли процесс строительства муравейника в 3D.
Источник