A kérdés megragadta azokat, akiket érdekel a biológiai anyagokat utánzó új anyagok létrehozása. Az eredmények a Science című folyóiratban jelentek meg.
A Humboldt-tintahal éles csőre az egyik legkeményebb és legmerevebb ismert szerves anyag. A Santa Barbara-i Kaliforniai Egyetem mérnökei, biológusok és tengerkutatók egyesítették erőiket, hogy felfedezzék, hogyan képes a puha, zselatinos tintahal működtetni késszerű csőrét anélkül, hogy darabokra tépné magát.
A Santa Barbara-i Egyetem az ilyen típusú interdiszciplináris kutatások Mekkája, amely a világ minden tájáról vonzza a tudósokat és mérnököket, hogy a tudomány és a mérnöki tudományok széles körét átfogó kérdésekkel foglalkozzanak.
A tintahal csőrének kulcsa a merevség fokozataiban rejlik. A hegye rendkívül merev, az alja azonban százszor rugalmasabb, ami lehetővé teszi, hogy beleolvadjon a környező szövetekbe. Ez azonban csak akkor működik, ha a csőr alapja nedves. Miután kiszárad, az alap hasonlóan merevvé válik, mint a már kiszáradt csőrcsúcs.
A Humboldt-tintahalak vagy Dosidicus gigas körülbelül három láb szélesek, és egyetlen gyors mozdulattal képesek megsebezni egy halat. A cikk szerint … “a tintahal csőre képes elvágni az idegzsinórt, hogy megbénítsa a zsákmányt a későbbi kényelmes étkezéshez.”
“A tintahalak lehetnek agresszívek, szeszélyesek, hirtelen gonoszak, és mindig éhesek” – mondta Herb Waite, a társszerző és a UC Santa Barbara biológiaprofesszora. “Az ember nem szeretne egy mellett búvárkodni. Egy tucatnyi közülük meg tudna enni, vagy nagyon meg tudna bántani”. A lények nagyon gyorsak, és sugárhajtással úsznak.
A tintahalak fő ragadozója az ember mellett az ámbráscet, és ezek az állatok gyakran mutatják a csata nyomait, bőrüket a tintahalak éles szívószerszámai marcangolják. Waite megjegyezte, hogy a tintahal izomzata elérhető a helyben készített szendvicsekben, amelyeket gyakran “tintahal steak szendvicsnek” neveznek.”
Waite meggyőzőnek találja a tintahal csőrét, és érdekelte Ali Miserez posztdoktori kutatót és első szerzőt, hogy csatlakozzon a tanulmányhoz. Miserez az UCSB Anyagok Tanszékének, a Molekuláris, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszéknek (MCDB) és a Tengeri Tudományos Intézetnek a munkatársa.
“Mindig is szkeptikus voltam azzal kapcsolatban, hogy van-e valódi előnye a “funkcionálisan osztályozott” anyagoknak, de a tintahalcsőr hívővé tett” – mondta Frank Zok társszerző, az UC Santa Barbara Anyagok Tanszékének professzora és társelnöke.
“Itt van egy ‘vágószerszám’, amely a hegyénél rendkívül kemény és merev, és egy olyan anyaghoz van rögzítve —- az izmos bukkális tömeg —- amely a zselé állagával rendelkezik” – mondta Zok.
“El lehet képzelni, milyen problémákba ütköznénk, ha egy késpengét egy zselés tömbhöz rögzítenénk, és megpróbálnánk azt a pengét vágásra használni. A penge legalább annyira átvágná a zselét, mint a célzott tárgyat. A tintahalcsőr esetében a természet úgy oldja meg a problémát, hogy a csőr összetételét nem hirtelen, hanem fokozatosan változtatja meg, hogy a csőr hegye úgy tudja átszúrni a zsákmányt, hogy közben a tintahal nem sérül. Ez egy igazán lenyűgöző konstrukció!”
Zok kifejtette, hogy a legtöbb mesterséges szerkezet nagyon különböző anyagok, például kerámiák, fémek és műanyagok kombinációjából készül. Összeillesztésükhöz vagy valamilyen mechanikus rögzítésre, például szegecsre, anyára és csavarra, vagy ragasztóra, például epoxira van szükség. Ezeknek a megközelítéseknek azonban vannak korlátai.
“Ha képesek lennénk reprodukálni a tintahalcsőrben talált tulajdonsággradienseket, az új lehetőségeket nyitna meg az anyagok összekapcsolásában” – magyarázta Zok. “Ha például egy ragasztót úgy osztályoznánk, hogy a tulajdonságai az egyik oldalon az egyik anyagnak, a másik oldalon pedig a másik anyagnak feleljenek meg, akkor potenciálisan sokkal szilárdabb kötést tudnánk kialakítani” – mondta. “Ez valóban forradalmasíthatja azt, ahogyan a mérnökök az anyagok egymáshoz való rögzítéséről gondolkodnak.”
Waite szerint a kutatókat segítette az a tény, hogy úgy tűnik, a tintahalak észak felé mozognak azokról a területekről, ahol hagyományosan koncentrálódtak, például a mexikói Acapulco partjainál lévő mély vizekből. Az utóbbi időben azonban a Humboldt-tintahalakat nagy számban találták meg a dél-kaliforniai vizekben. A közelmúltban több tucat elpusztult tintahalat mosott partra az egyetem strandjainál, így a kutatók újabb csőröket tanulmányozhattak.
A Science cikk másik két társszerzője az UCSB-ről származik. Ők Todd Schneberk, aki az anyagkutatással és az MCDB-vel, valamint Chengjun Sun, aki az MCDB-vel és a Tengeri Tudományos Intézettel áll kapcsolatban.