Это существо обладает весьма устрашающим обликом. Во-первых, это червь. Во-вторых, он кроваво-красного цвета. И в-третьих, что делает его совершеннейшим монстром, у этого червя есть четыре зуба. Ядовитых. Да к тому же ещё и медных.
В первый раз учёные столкнулись с живым организмом, у которого медьсодержащие минералы оказываются частью скелета. Кроме того, уровень содержания меди в зубах этого существа настолько высок, что, в принципе, это небезопасно для его организма.
Исследователи установили, что медь в зубах червя пребывает и в неминеральной форме, выступая в качестве структурного элемента поперечной связи между длинными цепочками белковых волокон.
Неминеральная медь обнаружилась и на поверхности зубных каналов червя, через которые он впрыскивает яд в тело жертвы.
Учёные предполагают, что медь в данном случае выступает в роли катализатора, активизирующего яд, то есть, делающего впрыскиваемое в тело жертвы вещество токсичным. В теле червя оно пребывает, очевидно, в неядовитой форме.
На самом деле, этот красный кольчатый червь давно известен. Русское название у него отсутствует, а латинское его наименование — Glycera dibranchiata. В тех местах, где он водится, его активно используют рыбаки — как приманку, естественно.
Профессор биологии в Калифорнийского университета (University of California) в Санта-Барбаре Герберт Уэйт (Herbert Waite) долгое время занимался изучением мидий. В особенности его интересовали волокна, которые мидии производят, чтобы прикрепляться к подводным камням.
Ему удалось установить, что эти волокна состоят, в основном, из белков, однако 1% их веса приходится на металлическую медь, цинк или железо. Как выяснилось, эти металлы служат упрочнению производимых волокон.
А потом Уэйт столкнулся с неким докладом, сделанным британскими исследователями ещё в 1980-е годы. В этом докладе указывается на крайне высокое (до 13% от общего веса особи) содержание меди и цинка в организмах двух наиболее распространённых видов червей-полихет, к которым относится и Glycera dibranchiata.
Это обстоятельство весьма заинтересовало Уэйта, и, несмотря на отсутствие необходимого финансирования, он в компании с несколькими соратниками взялся за исследования.
В своей статье в журнале Science Уэйт и его коллеги отмечают, что "Биоминерализация — это основной способ упрочнения тканей, обнаруживающий величайшее разнообразие биокерамических структур, обладающих изящными микроархитектурами с особыми физическими свойствами".
В этой же статье говорится, что "соединение белков с минералами меди, равно как и с её связанными ионами, — интересно само по себе, но кроме того, может служить прототипом для создания новых лёгких и прочных материалов".
Короче говоря, речь идёт о том, чтобы перенять эту "технологию" у матушки-природы. А о том, что у неё есть чему поучиться, учёные говорят давно.
Вспомнить хотя бы кипарисоподобную бионическую башню Хавьера Пиоза и Розы Серверы.
Но вернёмся к нашим... червям. Итак, Glycera dibranchiata может вырастать в длину до 15 дюймов (38 см). У неё имеется хоботок, снаружи обычно невидимый.
Наружу он выводится "гидростатически", то есть, под давлением воды (наподобие свистульки "тёщин язык", которая распрямляется, когда в неё подуют, а так — свёрнута в улитку).
На конце этого мясисто-красного хоботка имеются четыре чёрных загнутых зуба, по форме напоминающих шипы розы, которыми червяк и цепляет жертву.
В довершение всего зубы эти полые, и через них в организм жертвы впрыскивается яд...
Как установили исследователи, зубы червя "сделаны" не из чистой меди, а из минерала атакамита — Cu2(OH)•3Cl (по другим сведениям, формула атакамита выглядит иначе — CuCl2•3Cu(OH)2).
Повторимся, учёные в первый раз сталкиваются с наличием биоминералов на основе меди в живых организмах.
Медь необходима для ферментативных процессов, однако там она присутствует в очень небольших количествах. Если в организме её оказывается слишком много, она превращается в яд.
Внешне зубы похожи на шипы розы, по функциям напоминают шприцы.
И эта одна из причин, по которой Уэйт и его коллеги остались весьма озадаченными.
Остаётся непонятным, каким образом червь накапливает в своём организме медь в таких количествах, прежде чем из неё образовываются зубы, и почему она не причиняет организму никакого вреда?
Какие белковые носители используются для транспортировки меди в ту область, где происходит минерализация?
Есть и ещё одна интересная подробность, касающаяся прочности зубов Glycera dibranchiata.
Красный червь обитает в галечных отложениях и находит свою добычу по запаху. Довольно часто он промахивается мимо жертвы, а стало быть, его зубы должны стираться или ломаться о гальку. Но этого не происходит.
Исследователи обнаружили, что неминерализованная медь, как и медьсодержащие биоминералы, сосредоточены в верхней части зубов в виде волокон диаметром порядка 50 нанометров, находящихся внутри своего рода белковой матрицы.
По мере увеличения количества меди, прочность и жёсткость зубов возрастает, причём настолько, что и галька им оказывается нипочём.
