Биологи выяснили, как «кровавые черви» отращивают свои медные зубы
Морские полихеты Glycera — небольшие, но агрессивные придонные хищники, получившие прозвище «кровавые черви» (bloodworms). Они вооружены ядом и необычайно прочными челюстями, содержащими аномально высокое количество меди. Крошечные, всего в пару миллиметров, зубы Glycera dibranchiata состоят из меди более чем на 10 процентов. Их структура может помочь в создании новых надежных и прочных материалов, считают Герберт Уэйти (Herbert Waite) и его коллеги, изучившие строение зубов «кровавых червей». Статья опубликована в журнале Matter.
Благодаря присутствию минералов и кристаллов меди зубы Glycera прочны, как бронза или керамика. Кроме того, они богаты кристаллами меланина — пигмента, способного выполнять самые разнообразные функции. Известно, что такие меланиновые и медные структуры погружены в белковый матрикс, словно металлические армирующие нити — в резину автомобильной покрышки. Это обеспечивает зубу прочность и устойчивость к нагрузкам, позволяя ему исправно служить все пять лет, которые продолжается жизнь «кровавого червя».
Слева — челюсть многощетинкового червя Glycera, вооруженная четырьмя сверхпрочными зубами; справа — один из таких зубов под микроскопом
Wonderly et. al., 2022
Изолировав живые клетки Glycera, ученые культивировали их в лаборатории, проследив за ростом и развитием ткани зубов. Оказалось, основу «медного» зуба формирует один-единственный белок, причем устроенный довольно просто, в основном из остатков аминокислот глицина и гистидина. Авторы назвали его «многофункциональным белком» (Multi-Tasking Protein, MTP), поскольку он же отвечает за формирование всей ткани. Клетки производят белок-предшественник, который накапливает медь из окружающей среды. Эта медь позволяет МТР катализировать синтез меланина, дополнительно укрепляясь.
«Мы никак не ожидали, что белок, устроенный настолько просто, сможет выполнять столько разных, не связанных друг с другом функций», — сказал Уэйти. Живая клетка реализует этот многоступенчатый процесс без видимых усилий, но воспроизвести его искусственно будет не так легко. Однако, если это удастся, такая технология позволит получать новые полезные композитные материалы — такие же прочные и устойчивые к стиранию, как устрашающие медные зубы «кровавых червей».