Биологи объяснили, как морские ежи точат свои зубы

Исследователи обнаружили, что зубы морского ежа устроены так, что могут затачивать сами себя.

У морского ежа есть пять зубов, каждый из которых удерживается отдельной челюстью. Учёные выяснили, как именно эти зубы всегда сохраняются острыми, подвергаясь при этом сильному износу. Весь механизм можно сравнить с заточкой ножа, когда лишний материал удаляется с режущей кромки. Внешний слой зуба сделан из сложного материала, который проявляет одновременно пластичность и хрупкость, которые регулируют стачивание зуба для поддержания его остроты. Для компенсации потери материала зубы ежа продолжают расти на протяжении всей жизни. Ранее исследователи предполагали, что морские ежи могут обладать самозатачивающимся зубным механизмом. Но было неизвестно, как животным удаётся выборочно скалывать части зуба, который состоит из хрупких керамических компонентов.

В новом исследовании группа специалистов объединила сложные механические эксперименты и электронную микроскопию, чтобы получить видео, демонстрирующие износ зубов ежа. Анализ показал, что зубы состоят из керамических структур. На выпуклой стороне зуба волокна кальцита обеспечивают структурную целостность. Этот волокнистый композит переходит в другой композит, изготовленный из наклонных кальцитовых пластин на выпуклой стороне зуба. По мере износа зуба эти кальцитовые пластины отделяются, чтобы сохранить остроту. Основной интерес данной работы заключается в понимании поведения природных и синтетических наноматериалов. Результаты исследования должны помочь в разработке микроструктур и выборе компонентов материала для проектирования различных инструментов для резки, шлифовки и заточки.