Прозрачни зъби

За да остане невидима за плячката си, дълбоководните водни кончета са разработили прозрачни зъби, които намаляват разсейването на светлината. Грабителят може да служи като модел за изследване на материали.

06/11/2019 Математика, естествени и инженерни науки INM - Лайбниц Институт за нови материали Новини Резултати от изследванията

Край бреговете на Сан Диего, на 500 метра под морето, морските чудовища с размер на молив се хилят тъмночервено, защото устата им са пълни с прозрачни зъби. Изследванията на тази уникална адаптация на дълбоководните водни кончета (Aristostomias scintillans) установиха, че зъбите им са еволюирали, за да намалят разсейването на светлината и ефективно да изчезнат широко отворената уста на рибата. Изследователите на INM, в сътрудничество с океанографи и специалисти по материали от Америка, са изследвали какво и защо зъбите са прозрачни. Под ръководството на Марк Майерс от Калифорнийския университет описвате свойствата на зъбите в наскоро публикуваната публикация в специализираното списание Matter.

Майерс се обединява с Лайбниц институт за нови материали (INM) за разследването на материалите. Маркус Кох, ръководител на физическия анализ в INM, и Биргит Нотдърфт подготвиха пробите с големи разходи и ги анализираха със специален електронен микроскоп.

Те откриха, че прозрачността на зъбите е различна от това, което другите организми са развили при тази адаптация. Първо видяха, че зъбите на водни кончета - подобно на човешките зъби - се състоят от външен подобен на емайл слой и вътрешен слой на дентин. Въпреки това, само около 20 нанометра с размер нанокристали се разпределят в аморфна органична маса на „зъбния емайл“. За разлика от човешките зъби, те нямат дентинови каналчета, които при хората предават сигнали за налягане, но също така и усещания за болка. Поради тази необезпокоявана наноструктура, светлината може да премине през зъба почти безпрепятствено: светлината в околността не се отразява или разсейва от повърхността на зъбите, което ги прави практически невидими за плячка. Зъбите също са сравнително тънки в сравнение с други хищни риби, което допринася за този ефект.

"Повечето животни в дълбокото море са се приспособили към заобикалящата ги среда по специален начин. Фактът, че водни кончета имат прозрачни зъби, въпреки това ни озадачи, тъй като тази характеристика обикновено се среща при по-големи видове", казва Майерс. "Абсолютно фантастично е как тези животни използват класически принцип на разсейване на светлината, за да станат невидими за плячка. Ако тези зъби бяха видими, плячката щеше да се изтегли незабавно", добавя Едуард Арц от INM в Саарбрюкен. Може би затова драконовата риба е ефективна хищна риба въпреки малкия си размер.

Макар и дълги около шест инча, дълбоководните кайтфиши са успешни хищни риби в тяхната част на океана, като се хранят с по-малки риби до 50 процента от техния размер. Най-отличителната черта на водната конка е нейната изключително голяма глава, пълна със зъби, подобни на зъби. Рибата има тъмнокожо, подобно на змиорка тяло. Рибите са толкова ненаситни, че са склонни да се хранят помежду си.

Вдъхновени от този естествен модел, изследователите искат да проектират прозрачни, високоякостни материали, вдъхновени от зъба на дракона, използвайки комбинация от нанокристали и керамика.