Hagfish ovat kaukana pehmoisesta. Vaaleanpunaiset ankeriaan kaltaiset olennot urheilevat hammaspiikkien rivejä suunsa ympäri, jolloin ne voivat urheutua rappeutuviin eläimiin, kuten matoihin likaa. Mutta nämä pariton pallo ovat hämmästyttävän menestyviä, pystyvät asuttamaan erilaisia ympäristöjä ja ovat tehneet niin suhteellisen muuttumattomana yli 300 miljoonaa vuotta. Yksi avain heidän menestykseen on nerokas puolustusmekanismi: lima.
Petoeläimien hyökkäyksen jälkeen nämä ryppyiset kriitikot aktivoivat limarauhastensa, tukkivat vihollisen kiteitä gelatiinipohjaisella hiomalla - eräänlaisella gooey-pippurisumulla, joka antaa heidän paeta sietämättömästi. Harva merieläimet on varustettu haastamaan tämä limainen puolustusjärjestelmä. Nyt USA: n merivoimat toivovat hyödyntävänsä liman voimaa syntetisoimalla keinotekoisen version pitääkseen sukeltajiensa turvassa syvällä.
Jos pääset yli hagfish-lian ick-tekijän, merigelatiinilla on monia toivottavia ominaisuuksia. Goo on tehty mikroskooppisista filamenteista, ja vaikka laiha säie on ohuempi kuin verisolu on leveä, ne ovat yllättävän vahvoja. Ne ovat myös erittäin pitkiä, uloten lähes kuusi tuumaa. Mutta se ominaisuus, joka on kiehtonut monia tutkijoita - ja huomannut merivoimien tutkijoiden huomion - on liman kyky laajentua. Kun lima sekoittuu veteen, se voi kasvaa lähes 10 000-kertaiseksi alkuperäiseen tilavuuteensa, kertoo Panaman kaupungin merivoimien pinta-alan sovittelija Ryan Kincer.
Josh Kogot, Michelle Kincer ja Ryan Kincer osoittavat laboratoriossa Tyynenmeren hagfishista erittyvän liman kimmoisuuden. (Yhdysvaltain laivaston kuva: Ron Newsome) Merivoimien tutkijat väittävät eristäneen geenit, jotka koodaavat liman muodostavat laajakuituiset filamentit, jotka koostuvat tosiasiallisesti kahdesta erillisestä proteiinista, selittää projektissa työskentelevä tutkimuskemialainen Josh Kogot. He lisäsivät nämä geenit kahteen E. coli -bakteerierän erään, jolloin mikrobit pystyivät tuottamaan proteiineja. Sitten he keksivät tavan yhdistää nämä proteiinit limalankojen luomiseksi. Tutkijat pystyivät vahvistamaan, että keinotekoiset limakierteet olivat tosiasiassa samankaltaisia kuin todelliset sopimukset, tutkimalla niitä tarkasti skannauselektronimikroskoopilla.
On tärkeää huomata, että merivoimat eivät ole julkaissut mitään tuloksistaan. Ja he saattoivat paljastaa vain rajoitetun määrän tutkimusta koskevia yksityiskohtia johtuen ”potentiaalisesta immateriaalioikeudesta ja mahdollisesta teknologian lisenssisopimuksesta teollisuuskumppanin kanssa”, merivoimien pinta-alan sodankäynnin keskuksen julkishallinnon virkamies Katherine R. Mapp kirjoitti sähköpostissa . He uskovat kuitenkin, että jos he pystyvät tuottamaan limaa-matkia vedessä, sitä voitaisiin käyttää merikokouksen sukeltajien suojana.
Ajatuksena olisi käyttää limaa kuten hagfish-tapaa, sijoittamalla se lähestyvien saalistajien edessä. Avain, Kincer sanoo, olisi pitää sen sisältämät liman komponentit poissa vedestä, kunnes sukeltajan on käytettävä sitä. Ehkä se voitaisiin kuljettaa pippurisumutetussa pullossa tai ehkä sisällyttää jotenkin sukelluspukuun. Mutta joukkue näkee limaan monia muita mahdollisuuksia, kuten biovaihtoehto Kevlarille, Kogot sanoo.
Biokemisti Kogot näyttää näytteen synteettisestä hagfish-limasta, joka on luotu Tyynenmeren hagfishin alfa- ja gammaproteiineista. (Yhdysvaltain laivaston kuva: Ron Newsome) Joten miten lima oikeasti muodostuu? Tutkijat ovat edelleen selvittämässä yksityiskohtia. Mutta he ovat huomanneet, että lima on valmistettu kahden pääkomponentin yhdistelmästä, proteiinilankojen duosta (mitä laivasto aikoo matkia) ja limakalvoista (gelatiinimainen aine, joka antaa torville ja sylkelle sen liukasrakenteen). Hagfish-säikeissä filamentit sisältyvät ohuisiin solumembraaneihin, jotka on kääritty ”kuin villapallo”, kertoo ETH Zürichin tutkija Lukas Böni, joka tutkii liman mahdollisia sovelluksia elintarviketeollisuudessa vaihtoehtona kaupallisille gelatiinille, joka ei ei vaadi lämmitystä. Pienet kuitukimput sijaitsevat limapakettien vieressä noin 150 limahuokosessa, jotka kulkevat hagfishin rungon molemmin puolin.
Kun hagfish tuntee olevansa uhattuna, se supistaa nämä huokoset, vapauttaen limakudoksen pallot ja limakuplat. Kun ne osuvat veteen, kalvot räjähtivät ja tiukasti haavoittuneet filamentit laajenevat.
"Ja siellä ymmärryksemme päättyy", sanoo Kalifornian Chapmanin yliopiston tutkija Douglas Fudge, joka paljasti biokuitujen yllättävät ominaisuudet tutkiessaan tohtoriaan. Kuitenkin kuidut kietoutuvat liman kanssa muodostaen limaisen vedenalaisen verkon, joka koostuu pääosin vedestä. Kuidut näyttävät muodostavan "hämähäkinverkon vedenalaisen", Böni sanoo, joka ei ole mukana merivoimien työssä.
Kincer ulottuu limasta Tyynenmeren hagfishista verkossa. (Yhdysvaltain laivaston kuva: Ron Newsome) Fudge, joka ei myöskään ole mukana merivoimien työssä, ja hänen tiiminsä ovat edelleen selvittämättä, kuinka laajennus todella tapahtuu. Tämän viimeisen sekoitusprosessin selvittäminen olisi suuri este lian käytölle puolustukseksi. Toinen mahdollinen kysymys olisi säilyttäminen. Böni ja hänen tiiminsä vakauttavat hagfish-pilven ennen kuin se sekoittuu veteen öljyllä tai sitraattipuskurilla, mutta silloinkin komponentit ovat hyviä vain päiviä tai ehkä viikkoja.
Merivoimien tutkijat ovat kaukana ensimmäisistä, jotka hyödyntävät tämän epätavallisen aineen ominaisuuksia. Vuonna 2015 ryhmä Singaporessa syntetisoi proteiinilankoja käyttämällä samanlaista menetelmää, joka lisäsi proteiinin geenit E. coli -bakteereihin. Fudgen tutkimusryhmä on kiinnostunut myös liman matkimisesta, mutta sen sijaan, että luodaan vain filamentteja, hän haluaa luoda kokonaan goo kokonaan ymmärtääkseen paremmin sen muodon.
"Olemme todella keskittyneet tähän käyttöönottokysymykseen - miten se siirtyy rauhasten tiivistetyistä astioista meriveteen laajenemiseen", Fudge sanoo.
Vaikka lian synteettiselle tuotannolle suuria määriä on vielä monia esteitä, monet näkevät tämän viskoosisen aineen tulevaisuuden ekomateriaalina, jota voidaan käyttää vaatteissa, hain torjunta-aineissa ja elintarvikkeissa.
Joten hallitse sitä gag-refleksia.
"Söin sen kerran", Böni sanoo. "Se maistuu merivedeltä."
