Tässä on kysymys kanoista ja munista, joita et ehkä ole ennen kuullut: Kuinka muna voi olla niin vaikea murtautua ulkopuolelta, mutta silti helppo heikosti pienelle poikaselle piilottaa sisäpuolelta?
Se on vaikea kysymys. Munankuorien uskotaan muuttuvan, kun poikasen kasvaa sisällä. Kun olento kehittyy, sisäisen munankuoren osat liukenevat ja sumea pieni lintu sisällyttää osan kyseisestä kalsiumista luihinsa. Mutta jäi epäselväksi, miten tämä prosessi vaikutti munankuoren mikrorakenteeseen. Nyt, kuten Nicola Davis The Guardianissa, uusi Science Advances -tutkimus viittaa siihen, että kyse on munan nanorakenteesta ja siitä, kuinka se kehittyy sisälle kasvavan olennon kanssa.
Salaisuuden purkamiseksi ja munarakenteiden tutkimiseksi McGill-yliopiston tutkijat käyttivät uutta keskittyny-ionisädettä, jonka avulla he pystyivät leikkaamaan erittäin ohuet kuoren osat, lehdistötiedotteen mukaan. Sitten he analysoivat nämä ohuet leikkeet käyttämällä elektronimikroskooppia kuoren rakenteen tutkimiseen.
Ryhmä tutki hedelmöitettyjen munien kuoria, joita oli inkuboitu 15 vuorokautta, ja verrattiin niitä hedelmöitettyihin muniin. Kuten ScienceNewsin Laurel Hamers raportoi, he huomasivat, että avain munien sitkeyteen näytti olevan mikrorakenteiden muodostuminen, jota proteiinit ohjaavat paikoilleen. He keskittyivät analyysiinsä yhteen tiettyyn proteiiniin, nimeltään osteopontiini, jota esiintyy kuoressa ja jonka uskotaan olevan elintärkeä mineraalien rakenteen järjestämisessä.
Kuten Davis selittää, osteopontiini näyttää toimivan "telineenä", joka ohjaa kuoren mineraalien, erityisesti kalsiumin, rakennetta ja tiheyttä. Kehittyneessä munassa kuoren ulkokerroksen mineraalit on tiheästi pakattu ja rikas osteopontiinilla. Mutta sisäisillä munakerroksilla on erilainen nanorakenne, jolla on vähemmän osteopontiinia ja alhaisempi mineraalipakkauksen tiheys.
Ei-inkuboiduissa munissa nanorakenne ei muuttunut. Mutta hedelmöitetyissä ja inkuboiduissa munissa sisäisen munan rakenne näytti muuttuvan ajan myötä. Kalsium siirrettiin poikasille ja kuoren sisäpuoli heikentyi, minkä ansiosta kriitin on helpompi murtautua läpi. Sisäkuoresta tuli myös kovempaa, mikä tutkijoiden mielestä tarjoaa enemmän pinta-alaa kemiallisille reaktioille, jotka vapauttavat kalsiumia poikasille.
"Kaikkien mielestä munankuoret ovat hauraita - [kun] olemme varovaisia, kävelemme munankuorilla" - mutta itse asiassa niiden ohuuden vuoksi ne ovat erittäin vahvoja, kovempia kuin jotkut metallit ", McGillin yhteisautori Marc McKee kertoo Davisille. "Ymmärrämme nyt melkein molekyylin mittakaavassa, kuinka munankuori kootaan ja miten se liukenee."
Kuten Hamers raportoi, osteopontiini todennäköisesti häiritsee kalsiumkiteiden järjestäytynyttä muodostumista kuoreen, luomalla vahvemman kuoren. Nanomittakaavassa proteiinin lisääminen estää tasaisen, yhtenäisen kiderakenteen muodostumisen. Sen sijaan se aiheuttaa rakenteen vääristymisen, mikä vahvistaa ulkokuorta. Tästä syystä munan halkeama muodostaa siksak-kuvion sen sijaan, että se murtuisi puhdasta - tauon on löydettävä heikkoja kohtia matkallaan salatun kiderakenteen läpi.
Testaakseen havaintonsa, Davis kertoi, että joukkue loi laboratoriossa oman munankuoren korvikkeen, osteopontiinin kanssa tai ilman. "Jos et lisää proteiinia koeputkeen, saat suuren jättiläismäisen kalsiitti [kalsiumkarbonaatin] kideen, kuten löydät museosta", McKee kertoo Davisille. "Jos heittää proteiinia, se hidastaa prosessia, se upottuu tuon kristallin sisään ja se tuottaa hyvin samanlaisen nanorakenteen ominaisuuden noissa synteettisissä kiteissä ja niiden kovuus on lisääntynyt."
Munan nanomittakaavan rakenteen tunteminen voi johtaa uudentyyppisiin materiaaleihin, sanoo Cornellin insinööri Lara Estroff, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, Hamers raportoi. Tutkijoiden mielestä se voisi jopa parantaa munien elintarviketurvallisuutta. Lehdistötiedotteen mukaan noin 10 - 20 prosenttia kananmunista halkeilee kuljetuksessa, mikä voi johtaa salmonellakontaminaatioon. Ymmärtäminen, miksi jotkut munat ovat vahvempia kuin toiset, voisi auttaa kanojen kasvattamisessa tiukemmilla munilla.
