زومیت |
2 سال پیش

چرا دندان مورچه از دندان انسان تیزتر است زومیت

چرا دندان مورچه از دندان انسان تیزتر است؟

چرا دندان مورچه از دندان انسان تیزتر است؟

تابه‌حال به این فکر کرده‌اید که حشرات ریزجثه‌ای چون مورچه‌ها یا عقرب‌ها چطور می‌توانند اجسام سخت را بِبُرند یا با نیش خود سوراخ کنند؟ گویا دهان این حشرات پر از چاقوهای بسیار بُرنده است!

فکر می‌کنید وجه تشابه مورچه‌های برگ‌بُر با دانش‌آموزان دوره راهنمایی چیست؟ مطمئنا حدستان اشتباه است؛ چون جواب دهانی پر از دندان‌هایی با روکش فلزی است! بندپایان ریزجثه‌ای مانند مورچه‌ها و عنکبوت‌ها و عقرب‌ها مرتب در حال گازگرفتن یا نیش‌زدن یا سوراخ‌کردن مواد سفتی چون چوب و پوست هستند و این در‌مقایسه‌با ما انسان‌ها که حتی هنگام جویدن تکه‌ای گوشت گاو‌ (چه برسد به پوست درخت!) و با داشتن ماهیچه‌های قوی فک با مشکل روبه‌رو می‌شویم، توانایی حیرت‌انگیزی به‌نظر می‌رسد.

حالا مطالعه جدیدی دلیل توانایی گروهی از مورچه‌های برگ‌بُر در سوراخ‌کردن مواد سخت را نشان داده است. دانشمندان با استفاده از میکروسکوپ‌های قوی، موفق شده‌اند توری از اتم‌های فلزِ روی را کشف کنند که در ساختار بیولوژیکی آرواره مورچه‌ها تنیده شده و به آن‌ها استحکامی به‌اندازه چاقوهایی از جنس فولاد ضدزنگ بخشیده است. این فلز طوری در دهان مورچه‌های برگ‌بُر قرار گرفته که در لبه آرواره پایینی دندانه‌دارشان، نوکِ تیز و برنده‌ای ایجاد شده که تا مدت‌های طولانی تیز باقی خواهد ماند.

به‌گفتهرابرت شوفیلد، بیوفیزی‌کدان دانشگاه اورگان و نویسنده اصلی این تحقیق، ماهیچه آرواره جانوران ریزجثه‌ای که فلز روی دارند، در‌مقایسه‌با ماهیچه فک انسان‌ها در حد میکروسکوپی است. اینکه چطور این ماهیچه‌های میکروسکوپی در بُرش مواد سخت بهتر از ماهیچه‌های فک انسان عمل می‌کنند، بدین‌دلیل است که مورچه‌ها و بندپایان دیگری که «دهان فلزی» دارند، از دندان‌های تیز خود برای واردکردن مقدار دقیق و حساب‌شده‌ای فشار برای بریدن برگ‌ها یا پوست استفاده می‌کنند.

فلز روی و منگنز در آرواره های حشرات

تحقیقات قبلی شوفیلد و تیمش به آن‌ها نشان داده بود که دندان‌های مورچه حاوی مقادیر زیادی فلز روی هستند؛ اما آن‌ها دقیقا نمی‌دانستند که این اتم‌های فلزی چگونه کنار‌هم قرار گرفته‌اند و به توانایی گازگرفتن مورچه‌ها کمک می‌کنند. این محققان به‌کمک میکروسکوپ مجهز به باریکه یونی متمرکز، ترکیب مواد سازنده دندان مورچه برگ‌بُر را قبل و بعد از گازگرفتن آن بررسی کردند و بدین‌ترتیب توانستند میزان سختی و برندگی و دوام این دندان‌ها را محاسبه کنند.

آرواره مورچه‌ها با فک ما انسان‌ها تفاوت زیادی دارد. به‌گفتهکریستیان کلانک، بوم‌شناس دانشگاه پارانا در برزیل، «مورچه‌ها برای جویدن غذا زیاد از آرواره پایین خود استفاده نمی‌کنند»؛ اما از این آرواره تقریبا برای انجام هر کار دیگری، از دفاع گرفته تا لانه‌سازی، بهره می‌برند؛ به‌همین‌دلیل، باید آن را در بهترین حالت نگه دارند.

دندان‌های ما پوشیده از لایه‌ای غنی از کلسیم به نام مینای دندان است که درواقع سخت‌ترین ماده در بدن انسان محسوب می‌شود. اگر کمی مینای دندان را زیر میکروسکوپ الکترونی بگذارید، متوجه مولکول‌های کلسیم و فسفات می‌شوید که در اطراف اتم‌های کربن و هیدروژن و اکسیژن نوعی ماتریس کریستالی ضخیم را تشکیل داده‌اند. ما استحکام دندان‌های خود را مدیون این کریستال‌ها هستیم؛ اما به‌دلیل همین کریستال‌ها است که دندان‌های ما به برندگی دندان‌های مورچه نیستند.

آرواره مورچه برگ بر

مقاله‌های مرتبط:

درواقع، لبه داخلی دندانه‌دار آرواره پایینی مورچه پوشیده از ترکیبی یکدست از پروتئین و فلز روی است. این ترکیب که به‌عنوان «ماده بیولوژیکی عنصر سنگین» (HEB) شناخته می‌شود، از نظر استحکام با مینای دندان انسان رقابت می‌کند؛ اما در برندگی و خُردکردن بسیار بهتر از دندان انسان عمل می‌کند؛ زیرا کریستال‌های بلوکی کلسیم فسفات موجود در مینای دندان نمی‌توانند لبه‌های تیز ایجاد کنند.

به‌گفته شوفیلد، مثل این است که بخواهیم از سنگ‌ریزه چاقو بسازیم؛ اما فلز روی کریستال‌های بلوکی ایجاد نمی‌کند؛ بلکه در سراسر ترکیب پروتئینی به‌طور یکنواخت توزیع می‌شود. همین توزیع یکنواخت باعث تیزی لبه‌های دندان در مورچه‌ها می‌شود. البته فقط مورچه‌ها نیستند که دندان‌هایشان با پوشش فلزی تیز و برنده شده است. شوفیلد و تیمش دریافتند که کِرم‌های صدفی غول‌پیکر نیز آرواره‌هایی دارند که تا ۱۸ درصد فلز روی در آن‌ها وجود دارد.

به‌همین‌ترتیب، نیش عقرب و عنکبوت نیز از ترکیبی از اتم‌های روی و منگنز تشکیل شده که باعث می‌شود این نیش‌های بسیار ظریف و سوزنی‌شکل بدون شکستن، گوشت سخت را سوراخ کنند. شوفیلد و تیمش محاسبه کردند که اضافه‌شدن روی یا منگنز به اسکلت بیرونی بی‌مهرگان به‌طور میانگین ۶۰ درصد از نیروی موردنیاز برای سوراخ‌کردن مواد سخت را در آن‌ها کاهش می‌دهد. شوفیلد درپایان می‌افزاید: «از‌آنجا‌که فلز روی در‌برابر سایش مقاوم‌تر است، همین موضوع پس از مدتی تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند.»

نتایج این تحقیقات در شماره ۱ سپتامبر مجله Scientific Reports منتشر شده است.



#‌فناوری #‌تکنولوژی #‌علمی منبع: زومیت

بیشتر...


تبلیغات

تبلیغات

مطالب مرتبط

فردی که از قوانین گارانتی اپل برای تبدیل آیفون و آیپد تقلبی به مدل‌ اصل استفاده می‌کرد، دستگیر و به‌ تحمل حبس محکوم شد.

14 ساعت پیش

خودرو جدید فولکس‌واگن ۲۰ اسب‌بخار قدرت دارد و از چرخ‌های عقب عجیب بهره می‌برد.

1 روز پیش

هیوندای از جزئیات مربوط به توسان جدید موجود در آمریکای شمالی پرده‌برداری کرد. طراحی و ویژگی‌های بیرونی و داخلی با مدل جهانی مطابقت دارد. زیر پوسته توسان جدید، قدرت بیشتری برای تریم‌های هیبریدی و پلاگین هیبریدی وجود دارد.

7 ساعت پیش

ایلان ماسک، مدیر اجرایی تسلا مدت‌هاست که به شدت با ایده تبلیغات سنتی مخالف بوده است. موضع ضد تبلیغاتی او میلیاردها دلار برای شرکت صرفه جویی کرده و از سوی بسیاری به عنوان یک ضربه بزرگ تلقی شده است.

4 ساعت پیش

تصاویر فاش‌شده‌ی جدید از پیکسل ۹ نشان می‌دهند گوشی جدید گوگل برخلاف پیش‌بینی‌ها به دو دوربین مجهز است.

1 روز پیش

لامبورگینی جدیدترین خودروسازی است که هویت سازمانی خود را با معرفی لوگوی به روز شده تغییر داده است. شما این گاو خشمگین اصلاح شده را به زودی در خودروهای این شرکت نیز خواهید دید.

2 ساعت پیش

درحالی‌که زمان زیادی تا معرفی نسل بعدی گوشی‌های سری گلکسی S باقی مانده است، باید منتظر شروع انتشار گزارش‌ها و شایعات درباره آن‌ها باشیم.

13 ساعت پیش

گوشی گلکسی A55 سامسونگ دارای قابلیت جذاب و مهمی است که حتی گوشی‌های پرچمدار سری گلکسی S24 نیز از آن بی‌بهره هستند. اما این ویژگی چیست؟

16 ساعت پیش

سیاه‌چاله مرکزی کهکشان راه شیری جرمی حدود ۴.۳ میلیون برابر خورشید دارد و یک سیاه‌چاله فعال است.

10 ساعت پیش

بیشتر...