Cinkelt hangyák

Egy új, az Oregoni Egyetem és a Pacific Nortwest Nemzeti Laboratórium (PNNL) munkatársai által közösen végzett kutatás feltárta, mi rejlik a hangyák rágóinak különleges élessége mögött. A hasonló állati „szerszámok”, mint például a skorpiók tüskéje vagy a pókok csáprágója, vagy a hangyák rágóinak élén lévő fogak, régóta érdekelték Robert Schofieldet, az Oregoni Egyetem fizika tanszékének docensét, aki a kutatást vezette. Biofizikus munkatársaival olyan vizsgálati eljárást fejlesztett ki, amely fényt derít e különös testrészek titkaira. A méréseikből feltárulnak a hajlékonyság, a keménység, a töréshez szükséges energia értékei, vagy épp az, hogy mennyire áll ellen a kopásnak, az ütésnek az adott testrész. Nem tudták azonban atomi szinten vizsgálni e tulajdonságok okait, ám ebben tudott közreműködni a PNNL két szakembere.

Atomszondás tomográfia segítségével ezt is sikerült feltárni: egy kicsinyke hangyafog-darabot egy ionsugárral bombáztak, s ezzel kirajzolódott, hogy a fog élén miként és milyen atomok helyezkednek el. Az világos volt, hogy kalcium nem játszhat szerepet e szerkezetek élében, mert a túl nagy méretű kristályokkal egyszerűen nem volna elég éles a rágó peremét alkotó fogazat. A vizsgálatokból kiderült, miként épül fel a hangya rágójának éle, s az, hogy cinkatomok erősítik a szerkezetet.

A cink és fehérje felépítésű rágóél a kialakulásakor olyan éles, mint a borotva, s például a levélvágó hangyák (Atta cephalotes) fogai 8 százalék cinket tartalmaznak, mégpedig meglepően egyenletes eloszlásban! A cink nélküli hangyafog annyira lenne kemény, mintha műanyagból volna, azonban a cink hozzáadásával a keménysége az alumíniuméval egyezővé válik. A kutatók vizsgáltak még egy tengerparti homoklakó férget (Nereis brandti), a homokban ásásra is használt rendkívül erős rágói 18 százalék cinket tartalmaznak; egy skorpió tüskéjében 25 százalék a cink, s emellett még 5 százalék mangán is beépült annak szerkezetébe. A nálunk is gyakori koronás keresztespók csáprágóit 16 százalék cink és 3 százalék mangán erőssége segíti az olyan zsákmányok megmarásában, mint egy kemény kitinpáncélt viselő bogár.

A speciális, cinkkel, mangánnal vagy más fémekkel erősített összetétel olyan ellenálló, borotvaéles vagy épp tűhegyes szerszámmá teszi az állat testrészét, hogy a harapás-vágás-szúrás folyamatához mintegy 60 százalékkal kevesebb energiára van szüksége. Ez az energiatakarékosság könnyen érthetővé teszi, miért él a speciális erősítésű testrészek lehetőségeivel oly sok állat.

Az állatok által alkalmazott módszereket aztán az anyagtudomány is kölcsön veheti, s a környezeti hatásoknak, korróziónak jobban ellenálló eszközöket, tárgyakat hozhatunk majd létre.