للوهلة الأولى ، تبدو الشيتونات مثل أي رخويات أخرى: المخلوقات المستديرة ، تتسلل عبر صخور شاطئ البحر. ومع ذلك ، فاقلب أحدهم ، وستلاحظ صفوفًا من الأسنان الحادة والمصقول بشكل غريب-قابلة للتدمير ، متعددة الأغراض التي يسعى الباحثون إلى تكرارها للاطلاع على الاختراق التالي في العلوم المادية.
تقدم دراسة جديدة نشرت في 7 أغسطس في العلوم تحقيقًا مفصلاً في ما يجعل أسنان شيتون قوية ودائمة للغاية. من خلال تحليل تشريح الشيتون ، وجد الفريق دفقًا دقيقًا ومتسقًا بشكل ملحوظ من البروتينات المرتبطة بالحديد والذي أدى إلى هياكل الأسنان “متفوقة على المواد المستخدمة في أدوات القطع الصناعية ، وسائل الإعلام ، وزراعة الأسنان ، والزرع الجراحي ، والطلاءات الواقية” ، أوضح ديفيد كيسالوس في بيان. وأضاف أن الشيتونات الأكثر إثارة للإعجاب هو حقيقة أنه على عكس المواد التي من صنع الإنسان ، تنتج أسنانها في درجة حرارة الغرفة بدقة النانو.
تضع الورقة الجديدة الآليات الأساسية لهذه العملية ، والتي يعتقد الباحثون أنها يمكن أن تُعلم التقدم المستقبلي في تصنيع المواد المتقدمة. وقال كيساليوس ، عالم المواد بجامعة كاليفورنيا: “يمكننا أن نتعلم الكثير من هذه التصميمات والعمليات البيولوجية”.
تعاون Kisalius مع شركاء الأبحاث في اليابان لدراسة أنواع أكبر من الشيتونات الموجودة في شمال غرب الولايات المتحدة وسواحل هوكايدو باليابان. حددوا البروتين ، RTMP1 ، وهو فريد من نوعه للشيتونات ويمكّن من ترسب الحديد على أسنان الرخويات. عرف العلماء أن هذا سمح للشيتونات بتخليص أجزاء من الطحالب عنيد من الصخور ، ولكن لم يكن معروفًا كيف ومتى تفاعلت هذه البروتينات مع أسنان الشيتون.
وأوضح كيساليلوس أن باستخدام أدوات من كل من العلوم المادية والبيولوجيا الجزيئية ، قام الباحثون ببناء خط سير البروتين من خلال تشريح الشيتون “من الألف إلى الياء”. أولاً ، ينتقل RTMP1 عبر أنابيب نانوية تؤدي من كل سن ، ثم يرتبط بالمركبات التي تتحكم في بنية المغنتيت ، وهو نوع من أكسيد الحديد. في الوقت نفسه ، يطلق البروتين الحديد المخزن في فيريتين ، وهو بروتين آخر موجود في الأنسجة بالقرب من أسنان الشيتون. نتيجة لذلك ، تنمو الأسنان الجديدة إلى صفوف أنيقة من الهياكل الفائقة التي تنمو أيضًا بعد كمية معينة من التآكل.
توضح النتائج فرصة رائعة للبشر للتعلم من الطبيعة. وقال كيسايلوس ، إن إجراء مزيد من التحقيقات في أسنان الشيتون يمكن أن تُبلغ “التوليف المكاني والضائع للمواد الأخرى لمجموعة واسعة من التطبيقات ، مثل البطاريات ، ومحفزات خلايا الوقود ، وأشباه الموصلات” ، بالإضافة إلى “أساليب جديدة نحو التصنيع المضاف – طباعة 3D – وطرق التوليفات ذات الصدفة والاستفادة من الناحية البيئية.”
ربما تكون هذه توقعات كبيرة لمخلوق غير متواضع بصريًا مثل الشيتون. ثم مرة أخرى ، تبدو هذه الرخويات معدنًا إضافيًا عند قلبها (حرفيًا ومجازيًا). إذن من يدري؟ ربما سيكون Chiton Dental Steel هو الشيء الكبير التالي في علوم المواد.