بيرينيريس كولتريفيرا هو نوع من النيريد جسمه الطويل مغطى بالشعيرات. تمتلك هذه الديدان فكًا قويًا يسمح لها بسحق الفرائس الصلبة، مثل القشريات الصغيرة أو الديدان الأخرى. تظهر بقايا فكيهم المتحجرة في السجل الأحفوري الذي يعود تاريخه إلى مئات الملايين من السنين.

منذ ما يقرب من 10 سنوات الفك P. كولتريفيرا درست في الجامعة التقنية في فيينا. وتبين أنها تتكون من مواد غير معروفة من قبل. يجمع التركيب الجزيئي لكل فك بين البروتينات والأيونات المعدنية مثل الزنك، مما يعطي خصائصه وسطًا بين الأنسجة البيولوجية الرخوة والمعادن النقية.

وفي أحدث سلسلة من التجارب، أجرى الباحثون أكثر من 3300 اختبار، وقاموا بعمل فجوات مجهرية في مناطق مختلفة من الفك. إن التغير في الصلابة تحت الحمل يتبع نمطًا مميزًا للمعادن مثل النحاس أو الفضة. وفي الوقت نفسه، أظهر الفك أيضًا بعض المرونة التي لا تمتلكها المعادن، كما يشير البروفيسور كريستيان هيلميش، الذي قاد الدراسة.

في المرحلة النهائية، طور العلماء نموذجًا رياضيًا للمعادن الحيوية يوضح كيف يمكن أن تتفاعل مع التشوه بطريقة خاصة: على المستوى الجزئي، تنشأ القوى بسبب حقيقة أن أيونات المعادن تصطف في خطوط تذكرنا بعيوب معينة في الشبكة البلورية.

الصورة: زيلايا لينيز وآخرون.

مقطع عرضي لعينة فك الدودة الخشنة يُظهر نقاط المسافة البادئة أثناء الاختبار

لقد فوجئ الباحثون بالعثور على الكثير من الأشياء الجديدة في مثل هذا الحيوان البسيط نسبيًا. كان إجراء اختبار ميكانيكي على فكين يبلغ حجمهما بضعة ملليمترات أمرًا صعبًا للغاية ويتطلب مئات الساعات من الإعداد والطحن، كما يعترف هيلميتش: “في الأساس، يمكن أن يحدث خطأ ما في كل خطوة”.

“فكوك الديدان الخشنة صلبة بشكل لا يصدق، ولكنها أيضًا خفيفة جدًا. تبحث العديد من الصناعات، من السيارات إلى الطيران، عن طرق جديدة لإنشاء مواد صلبة وخفيفة. والطبيعة تعطي الإجابات! ” يقول عالم الأحياء ماثيو لينرت من جامعة ولاية كينت في أوهايو.

ويضيف البروفيسور ماركوس بوهلر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “لقد تمكن التطور بطريقة ما من استخلاص الخواص الميكانيكية النموذجية للمعادن من مكونات البروتين، ومن خلال دراسة الدودة نحاول أن نفهم ما هي الحيلة”.

ووفقا له، فإن الهدف طويل المدى لهذا البحث هو معرفة كيفية برمجة الكائنات وراثيا بحيث تنتج مواد ذات الخصائص المطلوبة.

يعتزم هيلميش وزملاؤه التحرك في هذا الاتجاه، وقد انضم علماء الوراثة بالفعل إلى مجموعتهم. أولاً، سيحاولون إيقاف بعض الجينات في الدودة ومعرفة الشكل الذي سيصبح عليه فكيها.