af Bob Yirka , Phys.org
Et forskerhold med medlemmer fra Frankrig, Tyskland og Israel har fundet ud af, at proteiner, der udgør aksiale filamenter, er ansvarlige for den måde, hvormed havsvampe udvikler glasskeletter. I deres artikel, der er offentliggjort på open access-webstedet Science Advances, beskriver gruppen deres undersøgelse af havdyrene, hvad de fandt, og hvorfor de mener, at deres arbejde kan føre til fremskridt i skabelsen af materialer til brug i nye opto-elektroniske anordninger.
Søsvampe, bemærker forskerne, er nogle af de ældste skabninger på Jorden – fossile optegnelser viser, at de går en halv milliard år tilbage i tiden. I løbet af denne tid, bemærker forskerne også, har de udviklet sig til at dyrke spidse glasstrukturer, som udgør deres unikke vedhæng (mærkeligt nok har de intet væv eller organer). De bemærker endvidere, at der ikke er blevet forsket meget i, hvordan sådanne strukturer opstår, efterhånden som væsenet bliver voksent, hvilket er uheldigt, for det er tydeligt, at de gør det uden brug af brændende varme ovne. For at lære, hvordan havdyrene er i stand til at skabe glasstrukturer, kiggede forskerne på tre typer af svampene og mere specifikt på deres tydelige spicules (nåleformede strukturer).
Holdet brugte røntgendiffraktion og et elektronmikroskop til at se nærmere på spicules og de aksiale filamenter, som de dannes omkring. Herved fandt gruppen ud af, at filamenterne var lavet af proteiner, der var stablet i en sekskantet krystallinsk struktur. Forskerne bemærkede, at strukturerne var næsten ens for alle tre af de svampe, de undersøgte, selv om de hver især har unikke spiculeformer: nåleformede for Thethyra aurantium, treledede grene for Stryphnus ponderosus og spidse kugler for Geodia cydonium. Forskellene i de resulterende former, fandt holdet, skyldtes den måde, hvorpå proteinerne var fordelt og arrangeret. Glasset eksisterer som aflejringer af silica på spiculaen – proteinet tjener som skabelon.
Forskerne foreslår, at yderligere studier af dyrene kan føre til udvikling af en lignende mekanisme til fremstilling af små glaskomponenter til brug i opto-elektroniske enheder, plasmonik og måske solceller.
Flere oplysninger: Vanessa Schoeppler et al. Shaping highly regular glass architectures: A lesson from nature, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.aao2047
Abstract
Forskere har opdaget, at proteiner, der ligger til grund for dannelsen af krystallignende vedhæng, er ansvarlige for den symmetriske vækst af forskellige former for tydeligt formede spicules (eller skarpe, nåleformede strukturer) i marine svampe – en af de ældste flercellede organismer, hvis fossile optegnelser går mere end en halv milliard år tilbage. De siger, at deres resultater giver indsigt i, hvordan symmetriske strukturer udvikles i biologiske organismer, og at de potentielt kan anvendes på teknologier, der anvender nanokrystallinske materialer, som f.eks. menneskeskabte uorganiske små krystaller, der i øjeblikket undersøges med henblik på en række forskellige anvendelser. Indtil nu er de mekanismer, der er involveret i krystaldannelse i levende organismer, stadig stort set ukendte, hvilket fik Vanessa Schoeppler og kolleger til at undersøge den tredimensionelle organisering af pigtrådsforgreninger kaldet aksiale filamenter, der udgør svampes spicules, yderligere. Forfatterne fokuserede på tre typer af marine svampe i klassen Demospongiae: nåleformede strongyloxea (Tethya aurantium), tetrapodformede dichotriaenes (Stryphnus ponderosus) og sterrasters (Geodia cydonium) med hyperforgrenede sfæriske spicules. Det er interessant, at resultaterne viste, at de proteinkrystaller, som filamenterne består af, dikterer svampesporernes forgreningsadfærd. Forfatterne påpeger, at selv om de undersøgte svampe har forskelligt formede spikuler, har de alle identiske karakteristika i forbindelse med de proteinkrystaller, der er en del af det aksiale filament. Schoeppler et al. bemærker, at der er behov for yderligere undersøgelser af reguleringen af filamentforgreningen for potentielt at hjælpe med at styre den fremtidige udvikling af nye materialer til f.eks. solceller, plasmonik, optoelektronik og sensorik
Information i tidsskriftet: Science Advances