Найдено: Сладкий способ сделать обычные вещи почти неразрушимыми

Секрет создания практически неразрушимой ткани может быть тем же, что заставляет нас из неё вырастать: сахар.

Новое открытие Медицинской школы Университета Вирджинии показывает, как сахара можно использовать для создания почти неразрушимой ткани и других материалов. Природа нашла решение давно, но ответ был скрыт в бурлящих кислотных источниках.

Удивительные экстремофилы

В некоторых кислых горячих источниках, даже вулканических, живут древние одноклеточные организмы, способные существовать в условиях, слишком экстремальных для большинства форм жизни. У них есть крошечные отростки, называемые пили, которые настолько прочны, что сопротивлялись многочисленным попыткам учёных UVA разобрать их, чтобы узнать их секреты. «Мы не смогли разобрать эти штуки в кипящем детергенте. Они просто оставались абсолютно целыми», — сказал исследователь Эдвард Х. Эгельман, доктор философии. «Затем мы попробовали гораздо более жёсткие методы, включая кипячение в щёлочи, то есть гидроксиде натрия. Нет».

Исследователи опробовали несколько других подходов, прежде чем сдаться и обратиться к криоэлектронной микроскопии, которая позволяет визуализировать субмикроскопические объекты почти до отдельных атомов. То, что они обнаружили, было шокирующим. «Просто огромное количество сахара покрывает всю поверхность этих филаментов таким образом, который никогда раньше не наблюдался», — сказал Эгельман. «Эти микробы разработали способ просто использовать огромное количество сахара, чтобы покрыть эти филаменты и сделать их устойчивыми к невероятным крайностям окружающей среды, в которой они живут».

Это сахарное покрытие можно сравнить с твёрдой сахарной глазурью на карамельном яблоке. Внешняя сахарная оболочка намного твёрже того, что она окружает. Однако в этом случае сахара были расположены таким стабильным образом, что даже кислота не может их растворить.

«Эти пили, которые являются белковыми филаментами, обычно были бы очень чувствительны к нагреванию, кислоте и ферментам, но покрытие их сахарами делает их почти неразрушимыми», — пояснил Эгельман. «Есть много доказательств того, что добавление небольшого количества сахаров может повысить стабильность лекарств и других белковых структур, но никто, насколько нам известно, никогда не видел такого массивного количества... до такой степени, что что-то становится почти неразрушимым».

Люди могут взять урок у дизайна природы для производства аналогично прочных продуктов, сказал Эгельман. Возьмите белок, например, шерсть, и покройте его особым образом расположенными сахарами — и вы сможете сделать удивительно прочную одежду, ковры или даже строительные материалы. «Белки довольно прочны и устойчивы, но с таким типом сахарного покрытия они были бы намного стабильнее, ещё более устойчивыми», — сказал Эгельман. «У них могло бы быть много применений».

Это открытие — лишь последнее для Эгельмана, чьи многочисленные вклады в свою область недавно принесли ему избрание в Национальную академию наук, одну из высших наград, которые может получить учёный.

Эгельман и его коллеги опубликовали свои выводы в журнале Nature Microbiology.