Hagfish далеч не са пухкави. Розовитите същества, подобни на змиорки, имат редове от зъбасти шипове около устата им, което им позволява да се нахвърлят в разлагащи се животни като червеи в мръсотия. Но тези странни топчета са удивително успешни, способни да обитават различни среди и са направили това относително непроменено в продължение на повече от 300 милиона години. Един от ключовете за успеха им е гениален защитен механизъм: слуз.
Когато бъдат нападнати от хищници, тези хитри активи активират слузните си жлези, запушвайки хрилете на врага си с желатинен глоп - сорт спрей от пипер, който им позволява да избягат невредими. Малко морски същества са оборудвани да предизвикат тази стройна отбранителна система. Сега американският флот се надява да се възползва от силата на тинята, синтезирайки изкуствена версия, за да запази водолазите си в безопасност в дълбочина.
Ако можете да преодолеете коефициента на „ick“ от слуз хагафи, морският желатин има много желани свойства. Гоото е направено от микроскопични нишки и макар че кльощавите нишки са по-тънки, отколкото кръвна клетка е широка, те са изненадващо силни. Те също са изключително дълги, простиращи се на близо шест инча. Но свойството, което заинтригува много изследователи - и хвана окото на учените от ВМС - е способността на слузта за разширяване. След като тинята се смеси с вода, тя може да нарасне до близо 10 000 пъти първоначалния си обем, според Райън Кинчер, инженер по материали от Центъра за военноморска повърхностна война в град Панама.
Джош Когот, Мишел Кинчер и Райън Кинчер демонстрират еластичността на слузта, секретирана от тихоокеанския хагфис в лаборатория. (Снимка на ВМС на САЩ от Рон Нюсъм) Изследователите на ВМС твърдят, че са изолирали гените, които кодират експанзивните нишки, съставляващи слузта, които всъщност са съставени от два отделни протеина, обяснява Джош Когот, изследователски биохимик, работещ по проекта. Те вмъкнаха тези гени в две партиди бактерии E. coli, позволявайки на микробите да вършат работата по производството на протеините. След това измислили начин да комбинират тези протеини, за да създадат тъканите нишки. Учените успяха да потвърдят, че нишките от изкуствена каша всъщност са подобни на реалната сделка, като внимателно ги изследват под сканиращ електронен микроскоп.
Важно е да се отбележи обаче, че ВМС не са публикували нито един от техните резултати. И те биха могли да разкрият само ограничен брой подробности относно своите изследвания поради „потенциална интелектуална собственост и възможно споразумение за лицензиране на технологии с индустриален партньор“, пише в имейл Катрин Р. Мап, служител по обществени въпроси в Центъра за военноморска повърхностна война., Те обаче вярват, че ако могат да предизвикат мимика на слуз във вода, това може да се използва като защитен щит за водолази на флота.
Идеята би била да се използва слузът, какъвто правят хагите, като го разгърнат пред лицето на приближаващите се хищници. Ключът, казва Кинчер, би бил да държи компонентите на съдържащата се слуз далеч от водата, докато водолазът не трябва да я разгърне. Може би може да се носи в бутилка с пипер-спрей или може по някакъв начин да бъде включена в костюма за гмуркане. Но екипът вижда много други възможности за слуз, като био-алтернатива на Кевлар, казва Когот.
Kogot, биохимик, показва извадка от синтетична слуз хагфис, пресъздадена от алфа и гама протеини на тихоокеанския хагфис. (Снимка на ВМС на САЩ от Рон Нюсъм) И така, как всъщност се образува слузът? Учените все още разработват детайлите. Но те са открили, че слузът е направен от комбинация от два основни компонента, дуото на протеинови нишки (това, което ВМС цели да имитира) и лигавицата (желатиновото вещество, което придава на сополите и слюнката му хлъзгавата текстура). В хагфиша нишките се съдържат в тънки клетъчни мембрани, навити „като топка вълна“, казва Лукас Бени, изследовател от ETH Цюрих, изучаващ слузта за потенциалните му приложения в хранително-вкусовата промишленост като алтернатива на търговските желатини, които не не се нуждаят от отопление. Малките влакнести снопове се намират заедно с пакети от слуз в около 150 слузести пори, които се движат надолу от двете страни на тялото на хагфис.
Когато халифът се почувства застрашен, той свива тези пори, освобождавайки топките от тъкани от фибри и слузести мехурчета. Когато ударят водата, мембраните се спукват и плътно навитите нишки се разширяват.
„И тук нашето разбиране завършва“, казва Дъглас Фъдж, изследовател от университета Чапман в Калифорния, който разкри изненадващите свойства на биовлакна, докато правеше изследвания за доктора си. По някакъв начин влакната се преплитат със слузта, образувайки тънка подводна мрежа, съставена предимно от вода. Изглежда влакната "образуват паяжина под вода", казва Бени, който не участва в работата на флота.
Kincer простира слуз от тихоокеански хагард в мрежа. (Снимка на ВМС на САЩ от Рон Нюсъм) Фъдж, който също не участва в работата на флота, и неговият екип все още разплитат как действително се случва разширяването. Измислянето на този краен процес на смесване би било голямо препятствие за действителното използване на слузта като защита. Друг потенциален проблем би било опазването. Böni и неговият екип стабилизират хагефиста, преди да се смеси с вода, използвайки масло или цитратен буфер, но дори и тогава компонентите са добри само за дни или може би седмици.
Изследователите на ВМС далеч не са първите, които се докосват до свойствата на това необичайно вещество. През 2015 г. група в Сингапур синтезира протеиновите нишки, използвайки подобен метод, вмъквайки гените за протеина в бактериите E. coli . Изследователската група на Фъдж също се интересува от имитирането на тинята, но вместо просто да създава нишките, той иска да пресъздаде гоа в цялост, за да разбере по-добре как се образува.
„Ние наистина сме фокусирани върху този въпрос на разполагане - как преминава от концентрирани неща в жлезите до разширяването им в морската вода“, казва Фадж.
Въпреки че все още има много препятствия за синтетичното производство на слуз в големи количества, мнозина виждат това вискозно вещество като екоматериал на бъдещето, с потенциални приложения в дрехите, репелените за акули и храната.
Затова контролирайте този гаф рефлекс.
„Изядох го веднъж“, казва Бьони. "Има вкус на морска вода."
