一種軟體動(dòng)物牙齒能磨碎巖石，可能是制造下一代耐磨材料和納米材料的關(guān)鍵。這種軟體動(dòng)物被稱為gumboot chiton，它用一套由磁性礦物磁鐵礦制成的特殊牙齒從海洋巖石上刮下藻類。

牙齒強(qiáng)度和硬度是已知生物材料中最大的。雖然磁鐵礦是地殼中常見(jiàn)的一種地質(zhì)礦物，但已知產(chǎn)生磁鐵礦的動(dòng)物很少，人們對(duì)它們是如何產(chǎn)生磁鐵礦的知之甚少。更好地理解生物礦化過(guò)程，結(jié)合對(duì)幾丁質(zhì)牙齒結(jié)構(gòu)和力學(xué)的深入了解，不僅可以幫助科學(xué)家改進(jìn)耐磨涂層和工具，而且有助于發(fā)展用于能源和水基應(yīng)用的納米材料。

博科園-科學(xué)科普：現(xiàn)在，由岡山大學(xué)(Okayama University)農(nóng)業(yè)助理教授美智子·尼莫托(Michiko Nemoto)和加州大學(xué)河濱分校(UC Riverside)伯恩斯工程學(xué)院(Bourns College of engineering)材料科學(xué)與化學(xué)工程教授戴維·基塞盧斯(David Kisailus)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組首次發(fā)現(xiàn)了一種基因之謎，這種謎團(tuán)可以讓幾丁質(zhì)產(chǎn)生磁石納米材料。幾丁質(zhì)有幾十排牙齒附著在帶狀結(jié)構(gòu)上，每顆牙齒由礦化尖部或尖部區(qū)域和支撐礦化尖部的基部組成，磁鐵礦只沉積在尖部區(qū)域，當(dāng)牙齒磨損時(shí)，它們就會(huì)被新牙齒所取代，所以牙齒總是處于不同的形成階段。

研究人員沒(méi)有尋找特定的基因，而是檢查了轉(zhuǎn)錄組，即牙齒中所有RNA分子的集合，以了解基因?qū)嶋H上表達(dá)了什么物質(zhì)。DNA包含藍(lán)圖，但RNA是“轉(zhuǎn)錄”藍(lán)圖并幫助實(shí)現(xiàn)它們的物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)在發(fā)育中的牙齒區(qū)域，20個(gè)最豐富的RNA轉(zhuǎn)錄本中含有鐵蛋白，鐵蛋白是一種儲(chǔ)存鐵并以可控方式釋放鐵的蛋白質(zhì)，而在礦化的牙齒區(qū)域，則含有線粒體蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)可能提供將原材料轉(zhuǎn)化為磁鐵礦所需的能量。在完全礦化的牙尖上，研究人員還發(fā)現(xiàn)了22種蛋白質(zhì)，其中包括一種新蛋白質(zhì)，他們稱之為“牙髓基質(zhì)蛋白1”。

這種新蛋白質(zhì)可能與牙齒上的其他物質(zhì)相互作用產(chǎn)生氧化鐵。這些發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家解決下一代電子產(chǎn)品的一個(gè)緊迫問(wèn)題——納米級(jí)能源。知道如何控制生物磁鐵礦的生長(zhǎng)，可以幫助科學(xué)家創(chuàng)造出納米級(jí)的能源材料。這篇題為《星狀隱幾丁質(zhì)牙生物礦化分子機(jī)制的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)綜合分析》的論文發(fā)表在2019年1月29日的《科學(xué)報(bào)告》上。除了Nemoto和Kisailus，作者還包括:Dongni Ren, Steven Herrera, Songqin Pan, Takashi Tamura, Kenji Inagaki。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自:?加州大學(xué)河濱分校

Holly Ober,?University of California - Riversid

參考期刊文獻(xiàn):《Scientific Reports》

DOI: 10.1038/s41598-018-37839-2

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