اكتشاف مادة حيوية تشبه المعادن في فكوك ديدان بحرية مفترسة

كشف باحثون من جامعة فيينا التقنية في النمسا عن البنية الفريدة لفكوك دودة بحرية مفترسة، بعدما تبين أنها تتكون من مادة حيوية تجمع بين مرونة الأنسجة الحية وصلابة المعادن، في اكتشاف قد يسهم مستقبلا في تطوير مواد هندسية عالية المتانة.

ونشرت نتائج الدراسة في مجلة Biophysics Reviews.

مادة حيوية فريدة داخل الفكوك

ديدان بحرية مفترسة ( مصدر الصورة: Freepik )

ركز الباحثون دراستهم على الدودة البحرية Perinereis cultrifera، وهي من الديدان عديدة الأشواك التي عاشت على الأرض منذ ملايين السنين.

وأظهرت النتائج أن جهاز الافتراس لدى هذه الدودة يتكون من بروتينات بنيوية وأيونات معدنية تتحد لتشكيل مادة أطلق عليها الباحثون اسم المعدن الحيوي، وهي مادة تمنح الفكوك قوة استثنائية تمكنها من الإمساك بالفريسة وسحقها في البيئة البحرية.

تحليل دقيق على المستوى المجهري

لاختبار خصائص هذه المادة، استخدم الفريق تقنية النانو إندنتيشن، وهي طريقة تعتمد على إحداث انطباعات مجهرية دقيقة في العينات لقياس صلابتها ومرونتها، بالتزامن مع إجراء تحاليل كيميائية مفصلة للأنسجة.

وكشفت القياسات أن تركيز الأيونات المعدنية يكون أعلى بكثير عند أطراف الفكوك مقارنة بالأجزاء الداخلية، وهو ما يمنح الحواف صلابة كبيرة وقدرة عالية على اختراق الفرائس.

خصائص تشبه المعادن التقليدية

أظهرت التجارب أن المادة الحيوية تبدي سلوكا يشبه ما يعرف في معادن مثل النحاس والفضة، إذ تصبح مقاومتها للتشوه أكبر كلما صغر حجم الجزء الذي يخضع للاختبار، نتيجة قوة الترابط بين الذرات.

ورغم هذا التشابه مع المعادن، تتميز المادة الحيوية أيضا بمرونة تعتمد على الحجم، وهي خاصية لا تتوافر في المعادن التقليدية بنفس الصورة.

آفاق لتطوير مواد جديدة

يرى الباحثون أن فهم آلية تكوين هذا المعدن الحيوي قد يساعد مستقبلا في تصميم مواد جديدة تجمع بين القوة والمرونة، بالاعتماد على الآليات الطبيعية الموجودة في الكائنات الحية.

وقد تمهد هذه النتائج الطريق أمام تطوير مواد فائقة الصلابة تستخدم في مجالات الهندسة، والصناعة، والتقنيات الحيوية، مستوحاة من الخصائص الفريدة التي طورتها الكائنات البحرية عبر ملايين السنين من التطور.