Наноструктура кожи 5000-летней мумии раскрывает детали процесса мумификации

Используя передовые методы микроскопии, исследователи выяснили, как человеческие мумии могут так хорошо сохраняться на протяжении тысяч лет. Учёные из Германии и Италии исследовали образцы кожи старейшей естественной европейской мумии — 5300-летнего "ледяного человека" (Эци), погребённого в леднике вскоре после смерти в Эцтальских Альпах на границе Италии и Австрии. Они обнаружили, что базовая структура кожи мумии в значительной степени не изменилась по сравнению с кожей современного живого человека, вероятно, сохранив свою защитную функцию благодаря обезвоживанию.

Исследования с помощью оптической и сканирующей электронной микроскопии ранее показали, что, хотя эпидермис (внешний слой кожи) отсутствует, оставшийся мумифицированный кожный коллаген чрезвычайно прочен. Однако причина этой прочности оставалась неясной.

В текущем исследовании учёные изучили три образца кожи Эци с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) и спектроскопии комбинационного рассеяния (Рамановской спектроскопии), чтобы понять, как мумифицированная кожа так хорошо сохранилась. Эти методы позволили исследовать наноструктуру и молекулярную структуру кожного коллагена.

Ключевые открытия:

• Кожа мумии и современные образцы кожи оказались очень похожи. В обоих образцах присутствовали наномасштабные периодические полосатые узоры, характерные для коллагеновых фибрилл.
• Рамановская спектроскопия показала, что спектры древней и современной кожи очень похожи, что указывает на в основном неизменённую молекулярную структуру кожи мумии.
• Однако эксперименты по наноиндентированию с помощью АСМ показали, что мумифицированная кожа имеет немного более высокий модуль Юнга, то есть она немного менее эластична и более жёсткая, чем современная кожа.

Причина сохранности:

Наиболее вероятная причина повышенной стабильности мумифицированного коллагена — обезвоживание путём сублимационной сушки (лиофилизации). Обезвоживание могло привести к образованию более плотно упакованных фибриллярных структур и созданию дополнительных поперечных связей между субфибриллами. Таким образом, обезвоженная кожа могла сохранять свою защитную функцию и продолжать предотвращать разложение тканей.

«Самый важный вывод нашего исследования — коллаген I типа в мумифицированной коже Ледяного человека сохранил свою структуру и, следовательно, свою защитную функцию... что обеспечило сохранность тканей в течение 5300 лет», — сообщил PhysOrg.com соавтор Марек Янко.

Результаты подтверждают теорию о том, что Эци был покрыт снегом и льдом сразу после смерти и, за исключением нескольких циклов оттаивания и замерзания, вероятно, оставался замороженным большую часть времени до своего обнаружения. Эти данные также могут иметь значение для хирургии, где требуются коллагеновые ткани с определёнными механическими свойствами.