فرمول مخفی طبیعت برای تبدیل یک ماده به پنج ابزار

مجموعه: اخبار گوناگون

زومیت: مخاط حلزون که در محصولات مراقبت از پوست به عنوان ماده‌ای ضدالتهاب و ضدپیری شناخته می‌شود و پتانسیل بالایی در ترمیم زخم و تحویل دارو دارد، بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد. این ماده‌ی لزج که عمدتاً از آب تشکیل شده، با کمک موکین‌ها و کربوهیدرات‌های پیچیده، بافت خود را به دست می‌آورد.

نکته‌ی شگفت‌انگیز این است که حلزون‌ها فقط یک نوع مخاط ساده تولید نمی‌کنند؛ آنها کارخانه‌ی کوچک تولید مواد با کاربری‌های متفاوت هستند. بسته به نیازشان، مخاط خود را با خواص فیزیکی کاملاً متفاوتی می‌سازند. گاهی این مخاط مانند روغن ماشین عمل می‌کند و سطحی لغزنده ایجاد می‌کند تا حلزون به راحتی روی زمین یا دیوار بلغزد. گاهی دیگر، خاصیت چسبندگی فوق‌العاده‌ای پیدا می‌کند و مانند چسب محکم، حلزون را به هر سطحی می‌چسباند.

در شرایط خاص، مثلاً وقتی حلزون برای خواب زمستانی آماده می‌شود، این ماده به سپری محافظ و سخت تبدیل می‌شود که دهانه‌ی صدف را می‌پوشاند و از او دربرابر سرما، خشکی و شکارچیان محافظت می‌کند. به عبارت دیگر، حلزون‌ها با تغییر فرمول مخاط خود، یک ماده‌ی واحد را به ابزارهای چندگانه‌ای برای بقا تبدیل می‌کنند.

تیم تحقیقاتی موسسه ماکس پلانک برای مطالعه‌ی خود، حلزون بیشه (Cepaea nemoralis) را انتخاب کرد، زیرا این گونه پنج نوع مخاط مجزا با عملکردهای کاملاً متفاوت تولید می‌کند:

•مخاط روان‌کننده: برای حرکت و لغزش روی سطوح
•مخاط چسبنده: برای چسبیدن به سطوح مختلف و تثبیت صدف
•اپیفراگم: لایه‌ای که حلزون در خواب زمستانی ترشح می‌کند، حاوی کلسیت است و مانند دری محکم، دهانه‌ی صدف را می‌بندد تا از حلزون در برابر سرما، خشکی و شکارچیان محافظت کند.
•مخاط زرد چسبناک: نوعی مخاط دفاعی که در برابر پارگی بسیار مقاوم است.
•مخاط کف‌دار: نوعی دیگر از مخاط دفاعی که احتمالاً برای خفه‌کردن شکارچیان کوچک استفاده می‌شود.

به گزارش ارزتکنیکا، محققان با استفاده از پروتئومیکس، آنالیز عنصری و تصویربرداری پیشرفته، هر پنج نوع مخاط را بررسی کردند و دریافتند که تمام این مخاط‌ها با وجود داشتن خواص متفاوت، ترکیب پروتئینی مشابهی دارند و کلاژن ۶ یا همان نوع VI به عنوان اسکلت اصلی سازنده‌ی آنها عمل می‌کند.

کلاژن نوع VI یک پروتئین ساختاری منحصربه‌فرد است که نقش بسیار مهمی در بدن انسان ایفا می‌کند. این پروتئین در بسیاری از بافت‌های بدن از جمله ماهیچه‌ها، تاندون‌ها، پوست، غضروف و دیسک‌های بین مهره‌ای وجود دارد و به استحکام و انعطاف‌پذیری آن‌ها کمک می‌کند.

تفاوت در خواص مکانیکی این مخاط‌ها در حلزون از دو عامل ناشی می‌شود:

۱. مقدار پروتئین: هرچه تعداد پروتئین‌ها در مخاط بیشتر باشد، شبکه‌ی مولکولی متراکم‌تر شده و استحکام آن افزایش می‌یابد. دو نوع مخاط دفاعی، بالاترین تعداد پروتئین را داشتند.

۲. کربنات کلسیم آمورف (ACC): حلزون‌ها کلسیم را در بافت غده‌ای خود ذخیره کرده و همراه با مخاط ترشح می‌کنند. کلسیم در مخاط مرطوب به عنوان منبع یونی برای اتصال عرضی شبکه‌ی پروتئینی عمل می‌کند و در مخاط خشک به شکل کلسیت، ماده را استحکام می‌بخشد.

به عبارت ساده‌تر، حلزون‌ها با تنظیم مقدار پروتئین (برای تعیین چگالی شبکه) و افزودن کلسیم (برای اتصال رشته‌ها و ایجاد استحکام معدنی)، خواص مخاط خود را کنترل می‌کنند. این ترکیب هوشمندانه به آنها امکان می‌دهد تا از یک ماده‌ی پایه، محصولاتی با ویژگی‌های کاملاً متفاوت تولید کنند.

پروفسور پیتر فراتزل، نویسنده‌ی همکار مطالعه از موسسه ماکس پلانک، می‌گوید یافته‌ها فراتر از زیست‌شناسی حلزون هستند و درک این مکانیسم طبیعی می‌تواند الهام‌بخش ساخت چسب‌های سازگار با محیط زیست، پوشش‌های هوشمند و مواد پیشرفته برای کاربردهای پزشکی مانند ترمیم زخم و تحویل دارو باشد.

پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.