红虫不适合胆小的人。这些肉质的海洋管子从远处看起来可能无害,但不要被欺骗。
红虫(又称“刚毛虫”)甘油)是食肉动物,它们沿着海底的泥浆深处挖洞,用它们可怕的下颚抓住猎物和竞争对手,这些下颚部分由铜组成,并含有麻痹毒液。
即使是那些以研究这些生物为生的科学家也不会对红虫给予高度评价。
“这些是非常令人讨厌的蠕虫,因为它们脾气暴躁,很容易被激怒,”说来自加州大学圣塔芭芭拉分校的生物化学家赫伯特·韦特。
“当它们遇到另一种蠕虫时,它们通常会用铜颚作为武器进行战斗。”
红虫尖牙的特写。 (赫伯特·韦特/CC BY-SA)
在一个新研究– 由第一作者 William Wonderly 领导,他是该大学的研究生韦特实验室– 研究人员调查了红虫物种如何二鳃甘油下颌获取铜,铜约占下颌整体结构的 10%,其余部分由蛋白质和黑色素。
它是之前已经注意到红虫颌骨中的铜和黑色素的结合使尖牙具有相当大的耐磨性,这有助于牙齿在动物的寿命中持续长达五年左右。
在这项新研究中,研究小组解剖了红虫,分析了颌组织,并研究了培养细胞体外,识别出一种结构蛋白,可以帮助这些不同的化学成分成功地结合在一起。
研究人员表示,这种被称为多任务蛋白(MTP)的蛋白质非常有效,它可以帮助为新的材料制造过程指明道路。
“我们从未预料到具有如此简单成分(主要是甘氨酸和组氨酸)的蛋白质能够执行如此多的功能和不相关的活动,”韦特说。
“这些材料可能成为如何制造和设计更好的消费材料的路标。”
研究人员表示,MTP 在端到端颌骨生产过程中发挥着多种化学作用。
其中包括结合铜(从海洋沉积物中获取)、催化黑色素形成,以及充当组织者和制造者,组装蛋白质、铜和黑色素的混合物,从而构成红虫喙中的下颌。
研究人员表示,这是一个令人敬畏的技巧,需要大量的工作和不同的设备才能在实验室环境中使用传统设备进行复制。
不过,如果我们能够弄清楚如何复制它——以某种方式利用天然 MTP 或模仿类似的化学功能——这可能是材料科学的一大进步。
“MTP在建设甘油颚结构提供了一个令人信服的机会来重新思考高性能和可持续复合材料和混合聚合物材料所需的加工技术的设计,”研究人员在论文中写道。
“MTP 中化学简单性和多功能性的结合为仿生和天然材料加工带来了巨大的潜力。”
令人惊奇的是,所有这些独创性都是在红虫的嘴里进化出来的。也许他们毕竟没那么糟糕。
“你有一条小蠕虫,它正在制造像青铜一样坚硬的下巴,还有一些陶瓷,”韦特告诉新科学家。 “而且他们是自主地这样做的。”
研究结果报告于事情。