Az evolúció és a fogak kapcsolódása blogunkban visszatérő téma. Az élővilág legkeményebb szilikátfogakkal rendelkező, legerősebb és legnagyobb állkapcsú faja, valamint a világ legerősebb és legértékesebb szemfoga mellett további sok érdekességről írtunk. Ma egy rejtélyes, fémfogakkal rendelkező ragadozóról mesélünk, amelynek titkát közel húszéves kutatás után a Kaliforniai Egyetem Santa Barbara-i kutatóinak sikerült megfejteniük.
Apró tengeri ragadozók félelmetes fegyverzettel
A Glycera nemzetségbe tartozó tengeri gyűrűsférgek első pillantásra nem tűnnek veszélyesnek. Hosszúkás, vöröses testük azonban egy hatékony ragadozót rejt.
Ezek az állatok akár 35 centiméter hosszúra is megnőhetnek, és négy rendkívül erős, hegyes állkapocsképlettel rendelkeznek, amelyekkel képesek áthatolni zsákmányállataik kemény külső vázán.
A különlegességük azonban nemcsak az éles harapásuknak köszönhető. Fogaikban jelentős mennyiségű rezet találtak, ami megmagyarázza azok rendkívüli ellenállóságát.
A féreg szájában négy fog található A féreg szájában négy fog található, amelyek réztartalmuk miatt igen erősek, emellett mérget fecskendeznek be áldozataikba. Kép forrása: Herbert Waite (CC-BY-SA)
Az állat fogainak körülbelül 10 százalékát réztartalmú kristályok alkotják, aminek köszönhetően azok olyan tartósaknak bizonyulnak, hogy – más ragadozókkal ellentétben – nincs szükségük új fogak növesztésére. Átlagosan ötéves életciklusuk alatt ugyanazt a természetes fegyverzetet használják.
Az erős fogak mérgezőek is. A Glycera fajok mérget is képesek bejuttatni áldozataik testébe, amely megbéníthatja a zsákmányt. A kutatók szerint a fogakban található réz katalizátorként működhet, vagyis elősegítheti a méreg hatásához szükséges kémiai reakciókat. A férgek harapása az ember számára is fájdalmas lehet.
Hogyan képes egy élőlény fémből fogakat készíteni?
A tudósokat hosszú ideje foglalkoztatta, hogyan képesek ilyen szokatlan anyagokat beépíteni a szervezetükbe. A réz tengeri jelenléte biztosítva van, a kutatás tárgya annak a biokémiai folyamatnak a megértése volt, amelynek során az oldott rész beépül az élő szervezetbe.
Glycera dibranchiata szájszerve scanning elektronmikroszkópos felvételen. Fotó: PNAS, 2007
A kutatók egy multifunkciós fehérjét (MTP, multi-tasking protein) azonosítottak, amely kulcsszerepet játszik a réztartalmú fogak létrehozásában. A fehérje egyszerű felépítése ellenére hat különböző feladatot lát el a fogak kialakítása során.
Többek között megköti a rézionokat, elősegíti bizonyos anyagok elkülönülését, részt vesz a melanin nevű pigment előállításában, valamint hozzájárul a különböző molekulák összekapcsolásához.
A melanin sokak számára elsősorban az emberi bőr, haj és szem színét meghatározó pigmentként ismert. A féreg fogai esetében azonban a melanin a biológiai szerkezet kialakításában kap kulcsszerepet, a szerves összetevők és a réz beépülése során.
A természet megoldása a jövő technológiáját is inspirálhatja
A felfedezés jelentősége messze túlmutat a tengeri férgek biológiáján. A modern anyagtudomány egyik célja olyan anyagok fejlesztése, amelyek egyszerre erősek, tartósak és viszonylag egyszerű körülmények között előállíthatók, a természet pedig már évmilliók óta alkalmaz különféle biológiai megoldásokat hasonló problémákra. A Glycera férgek különleges fehérjéje például új lehetőségeket kínálhat a mesterséges anyagok előállításában.
A fémek a modern fogászatban is fontos szerepet kapnak
Bár a fémtartalmú fogak első hallásra a természet különös találmányának tűnhetnek, a fémek a modern fogászatban sem számítanak idegen anyagnak. Sőt, kiváló szilárdságuk, tartósságuk és biokompatibilitásuk miatt számos fogászati kezelésben találkozhatunk velük.
Napjaink egyik legfontosabb fogászati féme a titán, illetve annak különböző ötvözetei, amelyeket elsősorban fogászati implantátumok készítésére alkalmaznak. A titán egyik nagy előnye, hogy megfelelő körülmények között képes szoros kapcsolatot kialakítani a környező csontszövettel, ezt a folyamatot osseointegrációnak nevezzük. A fogpótlások és azok vázainak készítésénél kobalt-króm ötvözetekkel is találkozhatunk, míg bizonyos fogászati alkalmazásokban nemesfémeket, például aranyat, platinát vagy palládiumot tartalmazó ötvözeteket is használnak.
A fogszabályozásban szintén fontosak a fémek: a rozsdamentes acél mellett például nikkel-titán (NiTi) ötvözetből készült íveket alkalmaznak, amelyek különleges rugalmasságuk és alakemlékező tulajdonságaik miatt váltak fontossá.
Eközben az esztétikai fogászat fejlődésével számos területen előtérbe kerültek a fémmentes megoldások – például a kerámiák és a cirkónium-dioxid –, így ma már az adott kezelés, a mechanikai követelmények, az esztétikai szempontok és a páciens egyéni adottságai alapján választható ki a megfelelő anyag.
Mondhatnánk azt, hogy nem vagyunk olyan szerencsések, mint ezek a tengeri ragadozók, de szerintünk senki sem irigykedik erre a fajra 🙂 Az erősebb fogak, az örök életre szóló megoldások nekünk ugyan nem „maguktól nőnek a szánkban”, de ma már kényelmesen biztosíthatók!
Ha fáj, lyukas, gyulladt és érzékeny, kotyog vagy eltört, netán elszíneződött a foga, vagy vérzik a fogínye, kellemetlen a lehelete, akkor budapesti rendelőnkben fájdalommentes kezelésekkel várjuk Önt, és segítünk, hogy ismét nyugodtan mosolyogjon! Foglaljon nálunk időpontot és helyet! Várjuk szeretettel Önt!
Az eredeti ismeretterjesztő cikk: Stephen Luntz (2022. április 25.): Bloodworms Make Their Teeth From Metal And Now We Know How. IFLScience.
Tudományos háttér: A kutatás eredményeit 2022-ben a Matter című tudományos folyóiratban publikálták.
