Íme egy kérdés a csirkékkel és a tojásokkal kapcsolatban, amelyeket korábban még nem hallottál: Hogyan lehet, hogy egy tojás nehezen törhető el kívülről, mégis olyan könnyű egy gyenge kis csaj számára, hogy belülről kibújjon?
Nehéz kérdés, hogy kitörjünk. Úgy gondolják, hogy a tojáshéj megváltozik, amikor a csaj belsejében nő. A lény fejlődésével a belső tojáshéj egyes részei feloldódnak, és a homályos kis madár beépíti a kalcium egy részét a csontokba. De továbbra sem tisztázott, hogy ez a folyamat hogyan befolyásolja a tojáshéj mikroszerkezetét. Most, amint Nicola Davis a The Guardian-ban beszámol, a Science Advances új tanulmánya arra utal, hogy az egész a tojás nanostruktúrájáról és arról szól, hogy miként alakul ki a benne növekvő lény.
A rejtély kibontásához és a tojásszerkezetek tanulmányozásához a McGill Egyetem kutatói egy új fókuszált ionnyalábot használtak, amely lehetővé tette számukra, hogy rendkívül vékony héjszakaszokat vágjanak a sajtóközlemény szerint. Ezután ezeket a vékony metszeteket elektronmikroszkóppal elemezték a héj szerkezetének tanulmányozására.
A csoport megvizsgálta a megtermékenyített pete héját, amelyet 15 napig inkubáltak, és összehasonlította az ufertilizált petesejtekkel. Amint Laurel Hamers a ScienceNews-ban beszámoltak, felfedezték, hogy a tojások keménységének kulcsa mikroszerkezetek kialakulása, melyeket a fehérjék vezetnek a helyükre. Elemzésüket az egyetlen osteopontin nevű fehérjére összpontosították, amely megtalálható a héjában és feltételezhetően létfontosságú az ásványi szerkezet megszervezésében.
Mint Davis kifejti, az osteopontin úgy tűnik, hogy "állvány", amely irányítja a héjában található ásványi anyagok, különösen a kalcium szerkezetét és sűrűségét. Egy fejlett tojásban a héj külső rétegében található ásványi anyagok sűrűn vannak csomagolva és gazdagok az osteopontinnal. A belső tojásrétegek eltérő nanostruktúrájúak, amelyek kevesebb oszteopontint tartalmaznak és alacsonyabb az ásványi csomagolás sűrűsége.
Nem inkubált tojásokban a nanostruktúra nem változott. De a megtermékenyített és inkubált tojásokban a belső pete struktúrája az idő múlásával megváltozott. A kalciumot átjuttatják a csibékbe, és a héj belseje gyengébbé vált, megkönnyítve ezzel a csapadék áthatolását. A belső héj is rövidebb lett, ami a kutatók szerint nagyobb felszínt biztosít a kémiai reakciókhoz, amelyek kalciumot engednek a csibékhez.
"Mindenki azt gondolja, hogy a tojáshéj törékeny - [amikor] óvatosak vagyunk, sétálunk a tojáshéjon" - de valójában vékonyságuk miatt rendkívül erősek és keményebbek, mint egyes fémeknél "- mondja Davisnak, Marc McKee, a McGill társszerzője. "Most már szinte molekuláris szinten megértjük, hogy egy tojáshéj összeáll és hogyan oldódik."
Amint Hamers számol be, az osteopontin valószínűleg megzavarja a kalciumkristályok szabályos képződését a héjában, erősebb héjat hozva létre. A nanoméretben a fehérje bevitele megakadályozza a sima, egyenletes kristályszerkezet kialakulását. Ehelyett a szerkezet kiszámíthatatlanná teszi, ami megerősíti a külső héjat. Ez az oka annak, hogy a tojásban fellépő repedés cikcakk mintát képez ahelyett, hogy tiszta módon nyitná fel - a törésnek gyenge pontokat kell találnia az átlapolt kristályszerkezeten keresztül.
Megállapításaik tesztelésére Davis beszámol arról, hogy a csapat saját tojáshéj-helyettesítőt hozott létre a laboratóriumban, osteopontinnal és anélkül. "Ha nem helyezi be a fehérjét a kémcsőbe, akkor kap egy hatalmas kalcit [kalcium-karbonát] kristályt, mint amit egy múzeumban találhatnánk" - mondja McKee Davis-nek. "Ha belemegy a fehérjébe, ez lelassítja a folyamatot, beágyazódik a kristály belsejébe, és nagyon hasonló nanoszerkezeti tulajdonságot generál ezekben a szintetikus kristályokban, és megnövekedett keménységük van."
A tojás nanoméretű szerkezetének ismerete új típusú anyagokat eredményezhet - mondja Lara Estroff, a Cornell mérnök, aki nem vett részt a vizsgálatban. A kutatók szerint ez javíthatja a tojások élelmiszerbiztonságát is. A sajtótájékoztatás szerint a csirketojások kb. 10–20% -a repedik a szállításban, ami szalmonella-fertőzéshez vezethet. A megértés, miért egyes tojások erősebbek, mint mások, segíthetne a csirkék nehezebb tojásokkal való tenyésztésében.
