Lichaamsdelen versterkt met zink en mangaan maken onmogelijke sneden mogelijk, suggereert een studie
Bladsnijdende mieren (Atta cephalotes) hebben kaken bekleed met “tanden” die vlijmscherp worden gehouden door zinkatomen tussen eiwitten te vermengen.
Als je ooit de woede van een bijtend of stekend insect hebt gevoeld, lijkt het misschien ongelooflijk dat zoiets kleins zo gemakkelijk de menselijke huid kan doorsnijden of doorboren.
Wetenschappers wisten al dat de doordringende en snijdende lichaamsdelen van sommige kleine dieren doordrenkt zijn met metalen zoals zink en mangaan, waardoor de onderdelen sterk en duurzaam zijn. Nu, een studie gepubliceerd op 1 september in Wetenschappelijke rapporten shows hoe deze gereedschapachtige aanhangsels harde en extreem scherpe snijkanten vormen.
Robert Schofield, een natuurkundige aan de Universiteit van Oregon in Eugene, en collega’s gebruikten een speciale microscoop om de scherpe “tanden” te onderzoeken die de kaken van bladsnijdende mieren, genaamd Atta cephalotes, het onthullen van de atomaire structuur van de tanden (SN: 24/11/20). Het team ontdekte dat zinkatomen homogeen verspreid waren, in plaats van in brokken, over een enkele tand. Door deze uniformiteit kunnen de mieren veel dunnere, scherpere messen krijgen, omdat “brokken mineraal de scherpte van het gereedschap beperken”, zegt Schofield.
Het team testte ook een reeks eigenschappen van deze met metaal doordrenkte materialen, bekend als biomaterialen voor zware elementen, in onder andere mierentanden, spintanden, schorpioenstingers en kaken van zeewormen. Deze structuren zijn stijver en beter bestand tegen schade dan biogemineraliseerde materialen, zoals het calciumfosfaat dat typisch in tanden wordt aangetroffen of de combinatie van calciumcarbonaat en het eiwit chitine in veel geleedpotige schelpen, ontdekte het team. De met metaal versterkte lichaamsdelen hebben “het soort eigenschappen dat je wilt in een mes of naald”, zegt Schofield.
Het team schat dat de met zink doordrenkte tanden van A. cephalotes laat het doorboren en snijden met slechts ongeveer 60 procent van de energie en spiermassa die het anders zou hebben.
Door deze scherpe, nauwkeurig gevormde gereedschappen te maken, kunnen mieren en andere kleine dieren hun kleine spieren goedmaken, waardoor ze voedsel kunnen verwerven en verwerken dat normaal gesproken buiten hun bereik zou zijn.
