Зубы морских ежей устроены так, чтобы не тупиться

Морские ежи выгрызают себе укрытия в известняке морского дна с помощью зубов, которые не тупятся. Учёные из Института Вейцмана раскрыли их секрет, что может дать инженерам идеи для создания самозатачивающихся инструментов или деталей.

Ежи используют пять зубов, которые, как и у грызунов, стачиваются на кончике, но постоянно растут с другого конца. Удивительно, что зубы, которые должны быть твёрже известняка, сами почти целиком состоят из кальцита — того же минерала, что и известняк.

В серии исследований, длившихся более десяти лет, профессора Стив Вайнер и Лиа Аддади обнаружили, что секрет заключается в комбинации гениальных конструкторских решений. Последнее исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Учёные выяснили, что зубы содержат кристаллы магниевого кальцита. Они мельче, твёрже и плотнее кристаллов чистого кальцита и сконцентрированы на кончике зуба, особенно в его центре, где прилагается наибольшее усилие. Эти твёрдые кристаллы удерживаются матрицей из более крупных и мягких кристаллов кальцита. Такая структура позволяет твёрдым кристаллам распределяться по всей поверхности зуба, действуя как наждачная бумага.

В последнем исследовании с помощью рентгеновской фотоэлектронной эмиссионной спектромикроскопии и других методов высокого разрешения была обнаружена ещё одна удивительная особенность. Все кристаллические элементы зуба выстроены в два различных массива, которые сцеплены между собой (как пальцы сложенных рук) именно на кончике зуба, где происходит наибольший износ. Учёные полагают, что такое сцепление создаёт зазубренный гребень, похожий на напильник. Этот гребень самозатачивается: по мере стачивания зуба кристаллические слои ломаются так, что гребень всегда остаётся зазубренным.