Устричные рифы находятся в упадке, поскольку чрезмерный вылов и загрязнение окружающей среды сократили некоторые запасы на 98 процентов за последние два столетия.
В связи с растущим осознанием важной роли устриц в фильтрации воды, предотвращении эрозии, защите побережья от ураганов и обеспечении среды обитания для других организмов, исследователи изучают, как формируются устричные рифы, чтобы лучше понять организмы и предложить потенциальное руководство по проектам по реинтродукции устриц.
В то же время исследователи изучают различные клеи морских животных, раскрывая фундаментальные свойства, которые могут привести к новым инновациям, от заменителей медицинских швов до поверхностных покрытий, которые не позволяют плавучим средствам подбирать морских автостопщиков.
Теперь исследователи из Университета Пердью и Университета Южной Каролины показали, что устрицы производят уникальный клейкий материал для прикрепления друг к другу, цемент, который отличается от клеев, используемых другими морскими организмами.
Исследователи представляют свои выводы на Ежегодном собрании Американского химического общества 2010 года в Бостоне, штат Массачусетс, 24 августа, и опубликуют свои результаты в выпуске журнала Journal of Science от 15 сентября 2010 года. Американское химическое общество.
«Мы хотели узнать, как устрицы прикрепляются к поверхности и друг к другу при строительстве рифовых структур», - сказал химик Университета Пердью Джонатан Уилкер, один из ведущих исследователей в исследовании. «Такие знания могут помочь нам в разработке биомедицинских материалов, включая хирургические клеи мокрого отверждения. Эти знания также могут помочь нам предотвратить морскую биоадгезию для поддержания чистоты корпусов кораблей, тем самым снижая сопротивление, расход топлива и выбросы углерода."
Уилкер и его коллеги изучили обыкновенную восточную устрицу Crassostrea virginica, которую исследователи собрали в Морской полевой лаборатории Баруха на побережье Южной Каролины.
Сравнивая раковины устриц (внутри и снаружи) с материалом, соединяющим устрицу с устрицей, исследователи смогли определить химический состав вяжущего материала.
«Наши результаты показывают, что существует химически отличный клейкий материал, скрепляющий устриц», - сказал Уилкер. «Цемент содержит значительно больше белка, чем оболочка. Мы также обнаружили как железо, так и сильно окисленные сшитые белки, которые могут играть роль в отверждении материала».
Поперечно-сшитые белки являются новой темой в изучении морских биологических материалов, занимающих центральное место в клеях мидий, ракушек, а теперь и устриц. Однако устрицы используют гораздо меньше белка в своем клее по сравнению с аналогичными материалами из мидий и ракушек.
Помимо этого относительно незначительного белкового компонента, устричный клей, по-видимому, уникален, поскольку состоит в основном из известкового карбоната кальция. Устрицы, кажется, предпочитают клей, который больше похож на твердый неорганический цемент, а не на более мягкий органический клей других организмов.
«Это именно тот вид междисциплинарных, передовых исследований, которые мы стремимся поддерживать, особенно рассматривая исследования, выходящие за рамки традиционных субдисциплин в этой области», - сказал Дэн Рабинович, руководитель программы в Химический отдел NSF, который поддерживает грант Уилкера. «Это согласуется с измененными программами Подразделения, которые больше не содержат в своих названиях традиционных «органических», «неорганических», «физических» или «аналитических» дескрипторов».
Исследователи надеются определить взаимодействие между органическими и неорганическими компонентами цемента. Затем химики будут использовать полученные знания для создания новых классов синтетических материалов, а также поверхностей, предотвращающих прилипание.
«Понимая, как различные морские организмы прикрепляются к поверхностям, можно рационально разработать покрытия, препятствующие этому процессу, без использования токсичных компонентов», - сказала Линда Криси, сотрудник программы Naval Biosciences and Biocentric. Технологическая программа, которая помогает финансировать исследования. «Это одна из целей исследовательской программы Управления военно-морских исследований по покрытиям, предотвращающим биообрастание».