Структура, подобна на диамант, дава здравината на някои скелети на морски звезди

Някои морски звезди, направени от крехък материал, се подсилват с архитектурни хитрости.

Под кожата на морска звезда лежи скелет с израстъци, които се състоят предимно от минерала калцит. Калцитът обикновено е крехък, особено когато е порест. Но пронизаните с дупки костици на морската звезда Protoreaster nodosus са укрепени чрез неочаквана вътрешна структура, съобщават изследователи в списание Science.

_{Скелет на морската звезда Protoreaster nodosus.  Кредит: Wikimedia Commons}

„Когато за първи път видяхме структурата, бяхме наистина изумени“, разказва Лин Ли (Ling Li), специалист по материали от Политехническия университет на Вирджиния (Virginia Tech) в Блексбърг. Изглежда сякаш е отпечатан на 3D принтер, коментира Ли.

Ли и колегите му разглеждат с помощта на електронен микроскоп скелета на няколко десетки мъртви морски звезди. При мащаб от 50 микрометра, около половината от сечението на човешки косъм, привидно безличното тяло на всяка костичка отстъпва място на мрежест модел, който отразява подредбата на въглеродните атоми в диамант.

^{Увеличението с електронен микроскоп на неравните израстъци по скелета на морска звезда, разкрива мрежеста структура, подобна на подреждането на въглеродните атоми в диаманта. Тази подредба укрепва костите, които са направени предимно от калцит, сравнително крехък минерал.Кредит: Ling Li, Virginia Tech}

Но диамантената решетка сама по себе си не обяснява напълно как скелетът остава толкова здрав.

В рамките на тази решетка атомите, които изграждат калцита, имат свой собствен модел, който наподобява серия от подредени шестоъгълници. Този модел оказва влияние и върху здравината на калцита. Като цяло силата на минерала не е еднаква във всички посоки. Така че натискът върху калцит в някои посоки е по-вероятно да го счупи, отколкото в други посоки. В скелета атомният модел и диамантената решетка се подравняват по начин, който компенсира вътрешната слабост на калцита.

Загадка е как животните изграждат диамантената решетка. Екипът на Ли изучава живи морски звезди, изследвайки химията на образуването на скелета. Познанието как морските звезди изграждат скелета си може да даде идеи за създаването на по-здрави порести материали, включително някои керамични изделия.

Справка:

T. Yang et al. A damage-tolerant, dual-scale, single-crystalline microlattice in the knobby starfish, Protoreaster nodosus. Science. Vol. 375, February 11, 2022, p. 647. doi: 10.1126/science.abj9472.

Източник: A diamondlike structure gives some starfish skeletons their strength, Science News

Още по темата

01/08/2019

Животът

Какво е общото между влюбените хора и гладните морски звезди?

05/04/2015

Животът

За симетрията във флората и фауната