ساختار و خواص جالب پوست تخم‌مرغ
مجله علمی ایلیاد - استحکام پوسته‌ی تخم پرندگان در طول عمر کوتاه آن‌ها، تغییر می‌کند؛ پوسته‌ی تخم، قبل از سر از تخم درآوردن جوجه پرنده، نازک‌تر و ضعیف‌تر می‌شود. در حال حاضر گروهی بین‌المللی از دانشمندان به رهبری دانشگاه مک‌گیل، ساختار ریز و خواص مکانیکی پسته‌ی تخم‌مرغ و تغییرات پوسته، مربوط به بیرون آمدن جوجه از تخم را مورد مطالعه قرار داده‌اند. پژوهش آن‌ها در مجله‌ی Science Advances به چاپ رسیده است.
پرندگان در طی میلیون‌ها سال تکامل، از ساختن پوسته‌ی تخم کامل بهره می‌برده‌اند. این پوسته محفظه‌ای نازک و محافظ برای رشد جنینی است که حاوی تمام مواد مغذی مورد نیاز برای رشد جوجه‌ها است. پوسته که نه زیاد قوی است و نه زیاد ضعیف، تا زمانی که جوجه سر از تخم در آورد، در برابر شکستگی مقاوم است. اما دقیقاً چه چیزی است که این ویژگی‌های منحصربه‌فرد را به پوسته‌ی تخم پرندگان اعطا می‌کند؟
برای پاسخ به این پرسش، پروفسور «مارک مک‌کی» و همکارانش از دانشگاه مک‌گیل از تکنیک‌های جدید آماده‌سازی نمونه استفاده کردند تا نانوساختار مولکولی و خواص مکانیکی بخش درونی پوسته‌ی تخم را مورد مطالعه قرار دهند. پروفسور مک‌کی گفت: «آشکار است که بررسی پوسته‌های تخم پرندگان با روش‌های سنتی دشوار است، زیرا وقتی بخواهیم بخش نازک‌تری از پوسته را برای عکس‌برداری به وسیله‌ی میکروسکوپ الکترونی جدا کنیم، پوسته به راحتی می‌شکند. به لطف سیستم جدید برش پرتوهای یونی، می‌توانیم نمونه را به‌طور دقیق و نازک برش دهیم و از بخش داخلی پوسته، عکس‌برداری کنیم.»
پوسته‌ها هم از ماده‌ی آلی و هم از ماده‌ی غیرآلی ساخته شده‌اند که حاوی مواد معدنی و کلسیم و پروتئین‌های فراوان است. این محققان دریافتند که عامل تعیین‌کننده‌ی استحکام پوسته، وجود مواد معدنیِ نانوساختاری مرتبط با «استئوپونیتین» است؛ استئوپونیتین پروتئینی در پوسته است که در مواد بیولوژیکی مانند استخوان نیز یافت می‌شود.
نتایج تحقیقات این گروه همچنین به دانش زیست‌شناسی و رشد جنین‌های جوجه در تخم‌های بارورشده و تخم‌هایی که جوجه‌های آن هنوز بیرون نیامده‌اند، کمک می‌کند. نویسندگان این مطالعه گفتند: «تخم‌ها وقتی گذاشته می‌شوند و در طول زمانی که پرندگان روی آن‌ها می‌خوابند، به اندازه‌ی کافی سخت هستند و نمی‌شکنند. هر چه جوجه بیشتر در پوسته‌ی تخم رشد می‌کند، به کلسیم بیشتری نیاز دارد تا استخوان‌های خود را شکل دهد. در طول زمانی که پرنده روی تخم می‌خوابد، بخش داخلی پوسته حل می شود تا این منبع یونی معدنی فراهم شود، در حالی که در همین زمان پوسته تضعیف و نازک می‌شود تا جوجه هنگام سر در آوردن از تخم بتواند آن‌را بشکند.»
این محققان با استفاده از میکروسکوپ اتمی و عکس‌برداری با اشعه‌ی ایکس دریافتند که این رابطه‌ی دوگانه به لطف تغییرات دقیقه‌ای در نانوساختار پوسته که در طول خوابیدن پرنده روی تخم رخ می‌دهد، امکان‌پذیر است. آن‌ها همچنین در آزمایش‌های موازی توانستند نانوساختاری مشابه با نانوساختاری که با افزودن استئوپونتین به بلورهای معدنی پرورش داده‌شده در آزمایشگاه کشف کردند، بسازند.
پروفسور مک‌کی گفت: «درک بهتر نقش پروتئین‌ها در این‌چنین رویدادها که از طریق بیومینرالیزاسیون منجر به سخت شدن و استحکام پوسته‌ی تخم می‌شود، می‌تواند پیامدهای مهم برای امینی مواد غذایی داشته باشد.»
وی افزود: «تقریباً ۱۰ تا ۲۰ درصد تخم‌مرغ‌ها می‌شکنند یا ترک می‌خورند که باعث افزایش خطر ابتلا به مسمومیت سالمونلا می‌شود. دانستن اینکه نانوساختار معدنی چگونه منجر به استحکام پوسته می‌شود، به انتخاب صفات ژنتیکی در مرغ‌هایی که روی تخم می‌خوابند، کمک می‌کند تا تخم‌های قوی‌تری با ایمنی بیشتر مواد غذایی تولید شود.»
نوشته: SciNews
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد