Канадские биологи раскрыли одну из главных загадок куриных яиц – им удалось выяснить, как цыпленку удается выйти наружу из яйца, способного выдержать тройную массу тела несушки, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
«Мы обнаружили, что скорлупа яйца состоит из трех слоев наноструктур, имеющих разную прочность, эластичность и прочие механические свойства. Что интересно, эти структуры меняются по мере роста зародыша, и к тому времени, когда цыпленок вылупляется из яйца, они ослабевают, что помогает ему разбить скорлупу», — заявил Марк Макки (Marc McKee), биолог из университета Макгилла (Канада).
Еще со времен античности философы, натуралисты, обыватели и ученые часто задумывались о том, как цыплята и птенцы других птиц появляются на свет. С одной стороны, даже самые слабые детеныши пернатых могут самостоятельно разбить скорлупу и выбраться из яйца, а с другой – яйца обладают необычно высокой механической прочностью, выдерживая давление тела клушки или более крупных птиц.
Макки и его коллеги смогли найти ответ на этот вопрос, используя ускоритель частиц для того, чтобы нарезать скорлупу куриного яйца на тонкие слои и изучить их при помощи электронного микроскопа. Это помогло им впервые взглянуть на то, как устроена скорлупа «изнутри» и понять, как птенцам удается разбить ее.
Как оказалось, она представляет собой крайне высокотехнологичный материал, сочетающий в себе нано- и биотехнологии. Выяснилось, что скорлупа состоит из трех слоев нанокристаллов карбоната кальция, каждый из которых играет свою собственную роль в защите будущего птенца от внешней среды.
Положением этих кристаллов, в свою очередь, управляет белок остеопонтин, который раньше ученые считали своеобразной «ошибкой эволюции» и атавизмом, наследием времен динозавров, когда яйца еще оставались покрытыми кожистой оболочкой. Макки и его коллеги обнаружили, что его молекулы были распределены по скорлупе не случайно, а служили своеобразным каркасом, к которому крепились наночастицы мела.
Как правило, чем больше остеопонтина содержалось в слое скорлупы, тем прочнее он был, так как кристаллы в результате этого располагались там не хаотично, а более упорядоченно. Максимальное количество этого белка содержалось во внешних слоях скорлупы, а минимальное – во внутренних.
Благодаря этому, а также тому, что остеопонтин постепенно исчезает из внутренней части скорлупы к моменту выхода цыпленка на свет, птенец может легко разбить скорлупу изнутри, но при этом яйцо будет оставаться достаточно прочным снаружи для того, чтобы на нем могла сидеть несушка.
«Примерно 10-20% яиц, которые попадают в магазины или в холодильники покупателей, оказываются разбитыми или поврежденными, что повышает вероятность заражения сальмонеллой. Понимание того, как работает «наноброня» яиц, поможет нам поменять работу генов куриц-несушек таким образом, что их яйца станут более прочными и защищенными от микробов», — заключает Макки.
