У пресноводных раков обнаружили эмаль, похожую на человеческую

Учёные из Института коллоидов и интерфейсов им. Макса Планка и Университета Бен-Гуриона обнаружили, что зубы австралийского пресноводного рака Cherax quadricarinatus покрыты эмалью, удивительно похожей на эмаль позвоночных. Оба материала состоят из фосфата кальция и схожи по микроструктуре. Этот чрезвычайно твёрдый материал, по-видимому, развился у раков независимо от позвоночных, так как делает зубы особенно прочными.

Твёрдость и прочность эмали позвоночных обусловлены кристаллами фосфата кальция. Эволюция у пресноводных раков также создала высокоминерализованный защитный слой для жвал, очень похожий на эмаль позвоночных. Учёные предполагают, что в ходе эволюции и позвоночные, и раки независимо друг от друга развили эмалеподобные структуры как идеальный ответ на схожие требования к жевательным органам.

Эмаль раков сильно фторирована природой

Жвалы рака — часть кутикулы, которая в основном состоит из сети хитиновых волокон, укреплённых аморфным карбонатом кальция. Однако этот более мягкий материал покрыт тонким слоем, который, как и человеческая эмаль, состоит преимущественно из кристаллического фосфата кальция. Это примечательно, так как фосфат кальция редко встречается в экзоскелете беспозвоночных.

Удлинённая форма кристаллов и их расположение перпендикулярно поверхности зубов также во многом совпадают со структурой человеческой эмали и обеспечивают схожие механические свойства: высокую твёрдость и устойчивость к распространению трещин.

Однако есть одно отличие: эмаль раков содержит высокий уровень фтора, что делает её гораздо менее растворимой в воде. В пресной воде, среде обитания этих раков, это особенно важно, так как минералы, содержащие кальций, там растворяются легче, чем в солёной.

Раки обновляют эмаль с низкими метаболическими затратами

У человека и эмаль, и более мягкий дентин состоят из кристаллов фосфата кальция. Раки же очень экономны с фосфатом кальция, производство которого для них метаболически гораздо дороже, чем построение остальной кутикулы.

Раки многократно обновляют кутикулу по мере роста. Они растворяют аморфный карбонат кальция из хитиновой ткани и частично запасают его для повторного использования в новом панцире. С кристаллическим фосфатом кальция на жвалах это невозможно. Они сбрасывают свою «дорогую» эмаль вместе с остальной кутикулой и строят её полностью заново.

В этом отношении раки нас опережают: они с низкими метаболическими затратами снова и снова обновляют свои зубы, тогда как наша эмаль, несмотря на твёрдость, постепенно изнашивается и не может быть заменена.