Секрет крепких зубов бобра

21.02.2015

Пугающий звук бормашины известен практически всем. В отличие от акул, у которых зубы обновляются в течение всей их рыбьей жизни, у человека и большинства млекопитающих они меняются только один раз - с молочных на коренные. Хотя вот у грызунов зубы растут всю жизнь. Связано это с тем, что, как бы банально это не звучало, но грызуны грызут, чем и стачивают равномерно свои зубы. Чтобы эти животные не остались без основного инструмента к существованию, природа дала им механизм постоянного роста зубов, компенсирующий истирание. Но что делать тем, кому зубы даются один раз и на всю жизнь? Исследователи с факультета материаловедения и инженерии Северо-Западного университета определили, какие элементы повышают стойкость зубной эмали и выяснили, почему бобры могут расправляться с деревьями не хуже бензопилы.

Зубная эмаль - самая твердая ткань в нашем организме. Основу ее составляют тонкие длинные нити из гидроксиапатита. Толщина одной такой нити всего лишь 50 нанометров, а длина в тысячу раз больше. Для наглядности, если бы у березы высота была в тысячу раз больше диаметра ствола, то дерево имело бы высоту порядка километра. Тысячи таких нитей объединяются в пучки, но все равное еще очень тонкие - в двадцать раз тоньше волоса. Эти пучки располагаются в определенном направлении, образуя нечто вроде армирующего каркаса зубной эмали, а пространство между ними заполняется кристаллическим гидроксиапатитом.

Гидроксиапатит - это минерал, содержащий ионы кальция, фосфат и гидроксил ионы. И хотя эмаль практически полностью состоит из минеральной основы, даже очень маленькие количества других ионов могут сильно менять ее свойства. Например, если часть кальция, пусть даже самую малую, заменят ионы магния, эмаль станет больше подвержена действию кислот. Попросту говоря, она будет быстрее растворяться. Тот же эффект вызовет замена фосфат-ионов на карбонат. А вот если фосфат-ионы заменят ионы фтора - эмаль заметно улучшит свои свойства. Именно по этому в состав зубной пасты входят фторсодержащие вещества.

Откуда во рту берется кислота, которая так губительно действует на зубы и почему вредно есть сладкое, хотя оно совсем не кислое? Дело в том, что во рту живут бактерии, и хоть для организма они и не представляют угрозы, но навредить зубной эмали могут. Остатки сахара служат пищей для этих бактерий. Все было бы хорошо, если бы эти самые микроорганизмы не перерабатывали сахар в молочную кислоту, тем самым повышая кислотность среды. Чем более кислая среда - тем быстрее будет разрушаться зубная эмаль. Да-да, тот самый кислотно-основной баланс. Бобры сладким, насколько известно, не злоупотребляют, однако природа все равно наградила их дополнительным механизмом, который делает их зубы крепче. Все суть заключается в тех самых ионах, которые меняют свойства эмали.

Исследователи взяли образцы эмали зубов мыши, кролика, крысы и бобра и подвергли их тщательному анализу на сложнейшем оборудовании. Они буквально атом за атомом изучили строение нитей, из которых состоит эмаль, и выяснили интересную вещь. Оказывается, что на прочность и сопротивляемость действию кислот главным образом влияет аморфное вещество, которое содержит минералы, богатые железом или магнием. Несмотря на то, что доля такого вещества крайне мала, оно кардинально меняет защитные свойства эмали. Например, эмаль с зубов бобра оказалась в шесть раз более устойчива к кислоте, чем зубная эмаль кролика. Все это за счет соединений железа, в основном ферригидрита. Он придает не только химическую стойкость, но и повышает механическую прочность зубной эмали. Можно сказать что да, у бобра действительно железные зубы!

Однако, почему же еще не сделали зубную пасту с железосодержащими минералами? Пусть нам не нужно грызть осиновые ветки, но сократить посещения стоматологов было бы весьма приятно. Если вы посмотрите на зубы бобра, то увидите, что они далеко не белые - желтого, или даже коричневого цвета. Это абсолютно здоровые крепкие зубы, а цвет им придают как раз соединения железа. С человеческой точки зрения не очень эстетично, но бобры, кажется, не очень переживают по этому поводу.

<< Назад: Панель OLED яркостью 50 000 кд/м2 21.02.2015

>> Вперед: Источники питания для систем безопасности Mean Well PSC-160 20.02.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Жесткий диск Seagate 44 ТВ 10.03.2026

С ростом объемов данных, обрабатываемых крупными компаниями и дата-центрами, требования к накопителям резко увеличиваются. Seagate анонсировала начало поставок новейших жестких дисков Exos емкостью 44 ТБ, которые обещают сочетание рекордного объема и высокой производительности, благодаря передовой платформе Mozaic 4+ и технологии термомагнитной записи HAMR. Платформа Mozaic 4+ включает десять магнитных пластин, каждая из которых имеет емкость более 4 ТБ. В сумме это позволяет получить общий объем накопителя 44 ТБ - рекордный показатель для современных HDD. В сочетании с вращением шпинделя на скорости 7200 оборотов в минуту это обеспечивает скорость передачи данных порядка 300 МБ/с, что делает диск подходящим для работы с большими массивами информации. Seagate отмечает, что использование Exos повышает общую эффективность систем хранения примерно на 47%. Для корпоративных клиентов это означает сокращение занимаемой площади под кластеры на 9 квадратных метров и снижение годового эне ...>>

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Случайная новость из Архива Стресс по наследству 30.10.2015 В последнее время все чаще говорят о том, что образ жизни родителей, их жизненный опыт влияет на то, какими будут их потомки. Например, голод или психологический стресс, которые пришлось пережить предыдущему поколению, скажется на психологии и обмене веществ у следующего поколения. Два года назад исследователи из Университета Эмори опубликовали в Nature Neuroscience статью, в которой рассказывали, что у испуганных мышей появлялись детеныши, которые боялись того же самого, что и родители. Другой известный пример - повышенная предрасположенность к диабету и ожирению детей и внуков голландских женщин, переживших знаменитый голод зимой 1944 года. (Здесь, как мы понимаем, дело не в специфических особенностях голландского голода, а в том, что биологи и медики обратили внимание на данную историческую ситуацию и попробовали ее исследовать.) Таких наблюдений сейчас накопилось, повторим, уже достаточно, однако здесь есть одна проблема: ни голод, ни психологический стресс, ни другие подобные им воздействия извне не создают мутаций, не меняют генетический код, выраженный в последовательности нуклеотидов в ДНК. Возникает вопрос, как тогда все это передается по наследству. Считается, что подобного рода эффекты обязаны своим существованием эпигенетическим механизмам, которые управляют активностью генов. Их существует несколько видов, основные из которых - метилирование азотистых оснований ДНК, модификации гистонов (белков-упокавщиков ДНК) и действие регуляторныхе РНК. И метильные группы, и модифицированные гистоны, и регуляторные РНК могут надолго, едва ли не на всю жизнь, менять функционирование тех или иных генов, причем включаются подобные механизмы часто как раз под влиянием внешних факторов. Более того, по некоторым данным, характер эпигенетических изменений может передаваться по наследству. Однако о том, как именно это происходит - и происходит ли - до сих пор ведутся жаркие споры. Чтобы перейти в следующее поколение, модификации должны сохраняться в половых клетках, однако до поры до времени все эксперименты указывали на то, что у животных при созревании половых клеток все эпигенетические метки стираются. Но два года назад в Science вышла статья, в которой говорилось, что в некоторых участках ДНК половых клеток такие метки все же сохраняются (в той статье речь шла о метилировании ДНК). А в прошлом году специалисты из Цюрихского университета сообщили о том, что некоторые регуляторные РНК могут служить переносчиками стрессового опыта от родителей к потомкам: после того, как мышей подвергали стрессу, регуляторные молекулы появлялись как в гиппокампе и сыворотке крови, так и в сперматозоидах. И детеныши, которые получались после оплодотворения такими сперматозоидами, демонстрировали в поведении и метаболизме те же послестрессовые особенности, которые были у их родителей. Все указывало на то, что, по крайней мере, эпигенетические настройки, связанные с регуляторными РНК, могут передаваться из поколения в поколение. Оставалось только непосредственно подтвердить причинно-следственную связь между такими РНК и переданным эффектом. Это сделали Трейси Бейл (Tracy Bale) и ее коллеги из Пенсильванского университета. К настоящему времени у них накопились данные о том, что потомство самцов, которых подвергали стрессу (будь то постоянный белый шум, или запах хищника, или регулярное ограничение подвижности), реагирует на подобные обстоятельства уже слабее, что, в частности, заметно по меньшему уровню стрессового гормона кортикостерона. С другой стороны, удалось обнаружить, что в сперматозоидах стрессированных мышей-отцов накапливаются несколько видов регуляторных РНК (точнее, они называются микрорегуляторными, микроРНК, из-за своих небольших, по сравнению с прочими классами РНК, размеров). В новых своих опытах, описанных в статье в PNAS, исследователи брали микроРНК и вводили их в оплодотворенные яйцеклетки нормальных мышей, после чего их имплантировали самкам и ждали, когда появятся мышата. Впоследствии у них проявлялась такая же ослабленная реакция на стресс, что и у тех, которые родились непосредственно от напуганных самцов. Было очевидно, что все дело именно в чужих микроРНК, потому что весь генетический материал пришел от обычных родителей, которых ничем не пугали. Обычно микроРНК подавляют активность генов. Как и ожидалось, некоторые гены в яйцеклетках после введения регуляторных РНК не работали. Авторы работы также попытались проанализировать состояние гипоталамуса, мозговой железы, контролирующей огромное число физиологических и поведенческих реакций (от сна и еды до размножения). От гипоталамуса, среди прочего, зависит и уровень кортикостерона. Действительно, у мышей, выросших из обработанных микроРНК оплодотворенных яйцеклеток, некоторые гены в нем работали иначе; любопытно, что они имели отношение к коллагену и белкам межклеточного матрикса. Как это связано с реакцией на стресс, не вполне понятно. Возможно, изменения в синтезе соединительнотканного коллагены и матриксных белков влияет на проницаемость гематоэнцефалического барьера, что стоит между кровью и мозгом - что, в свою очередь, влияет на чувствительность гипоталамуса к стрессовым сигналам. Вообще же еще нужно будет выяснить, как перемены в генетической активности на самых ранних этапах развития приводят к переменам в реакции на стресс. Микрорегуляторные РНК здесь действуют, очевидно, опосредованно: их уровень не возобновляется каждый раз после клеточного деления, и в мозге у взрослых мышей их количество становится уже вполне обычным. С другой стороны, интересно было бы узнать, через какие молекулярные механизмы стресс может влиять на микроРНК в сперматозоидах, и что происходит в таком случае со сперматозоидами следующих поколений. Наконец, стрессовый ответ довольно сложен по структуре, и разные его аспекты вполне могут быть связаны с разными РНК. Полученные данные вполне согласуются с результатами цюрихской группы, о которых мы говорили выше: там тоже речь шла о влиянии стресса, микроРНК и мужских половых клетках. Кстати говоря, по мужской линии может передаваться не только стресс, но и ожирение, причем передается оно вроде бы только сыновьям - об этом несколько лет назад сообщали исследователи из Университета Огайо (хотя те эксперименты ставили опять же на мышах). Заметим, однако, что до каких-то медицинско-клинических выводов здесь еще довольно далеко: мы пока еще не знаем, при каких условиях срабатывает эпигенетическая наследственность, и как в обычных, не-лабораторных условиях отделить "генетику" от "эпигенетики".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026