Iată o întrebare despre puii și ouăle pe care poate nu le-ați auzit până acum: Cum se face că un ou poate fi atât de greu să se spargă din exterior, dar totuși atât de ușor pentru un pui mic slab să-i ciugulească din interior?
Este o întrebare grea de a crăpa. Se crede că cojile de ouă se schimbă pe măsură ce puiul crește în interior. Pe măsură ce creatura se dezvoltă, părți din coaja de ouă interioare se dizolvă, iar pasărea mică încorporează o parte din calciu în oase. Dar nu a fost clar cum acest proces a influențat microstructura coajei de ou. Acum, după cum relatează Nicola Davis la The Guardian, un nou studiu în Science Advances sugerează că este vorba despre nanostructura oului și despre cum se dezvoltă odată cu creatura în creștere din interior.
Pentru a descărca misterul și a studia structurile ouălor, cercetătorii de la Universitatea McGill au folosit un nou fascicul cu ioni concentrați care le-a permis să taie secțiuni extrem de subțiri de coajă, potrivit unui comunicat de presă. Au analizat apoi aceste secțiuni subțiri folosind un microscop electronic pentru a studia structura învelișului.
Echipa a examinat cojile de ouă fecundate incubate timp de 15 zile și le-a comparat cu cele cu oufertilizate. După cum raportează Laurel Hamers la ScienceNews, ei au descoperit că cheia rezistenței ouălor a apărut a fi formarea microstructurilor, ghidată în loc de proteine. Ei și-au concentrat analiza pe o proteină particulară numită osteopontină, care se găsește în întreaga coajă și se crede că este vitală în organizarea structurii minerale.
După cum explică Davis, osteopontina pare să acționeze ca un „eșafod” care ghidează structura și densitatea mineralelor din coajă, în special a calciului. Într-un ou dezvoltat, mineralele din stratul exterior al cochiliei sunt împachetate dens și bogate cu osteopontin. Însă straturile interioare de ou au o nanostructura diferită, care are o osteopontină mai mică și o densitate mai mică a ambalajelor minerale.
În ouăle neincubate, nanostructura nu sa schimbat. Dar în ouăle fertilizate și incubate, structura oului interior a părut să se schimbe în timp. Calciul a fost transferat puii, iar interiorul cochiliei a devenit mai slab, făcând mai ușor accesorilor. Învelișul interior a devenit și el mai dur, ceea ce cercetătorii cred că oferă mai multă suprafață pentru reacțiile chimice care eliberează calciu puiilor.
„Toată lumea crede că cojile de ouă sunt fragile - [când] suntem atenți, „ mergem pe coji de ouă ”- dar, de fapt, pentru subțimea lor sunt extrem de puternice, mai dure decât unele metale”, spune Davis, coautorul Marc McKee, de la McGill. „Înțelegem acum la scara aproape moleculară cum se asamblează o coajă de ouă și cum se dizolvă”.
După cum raportează Hamers, probabil că osteopontina perturbă formarea ordonată a cristalelor de calciu în coajă, creând o coajă mai puternică. La nano scală, introducerea proteinei împiedică formarea unei structuri netede, uniforme de cristal. În schimb, face ca structura să fie mai neregulată, ceea ce întărește învelișul exterior. Acesta este motivul pentru care o crăpătură dintr-un ou formează un model în zig-zag în loc să se deschidă curat - pauză trebuie să găsească puncte slabe în drumul său prin structura de cristal zgâriată.
Pentru a testa rezultatele lor, Davis raportează că echipa a creat propriul lor substitut de coajă de ouă în laborator, cu și fără osteopontină. „Dacă nu introduci proteina în eprubetă, obții un cristal gigant de calcit [carbonat de calciu], cum ai fi găsit într-un muzeu”, spune McKee lui Davis. „Dacă arunci proteina, încetinește procesul, se încorporează în acel cristal și generează o proprietate nanostructura foarte similară în acele cristale sintetice și au o duritate crescută.”
Cunoașterea structurii nano-scale a oului ar putea duce la noi tipuri de materiale, spune Lara Estroff, un inginer Cornell care nu a fost implicat în studiu, relatează Hamers. Cercetătorii cred că ar putea îmbunătăți chiar siguranța alimentelor pentru ouă. Aproximativ 10-20% din ouăle de pui se fisurează în transport, potrivit comunicatului de presă, ceea ce ar putea duce la contaminarea cu salmonella. Înțelegerea de ce unele ouă sunt mai puternice decât altele ar putea ajuta la creșterea puiilor cu ouă mai dure.
