Her er et spørsmål om kyllinger og egg du kanskje ikke har hørt før: Hvordan har det seg at et egg kan være så vanskelig å bryte fra utsiden, men likevel så lett for en svak liten kylling å hakke seg fra innsiden?
Det er et tøft spørsmål å knekke. Eggeskall antas å endre seg når kyllingen vokser inne. Når skapningen utvikler seg, løses deler av det indre eggeskallet opp, og den uklare, lille fuglen integrerer noe av det kalsiumet i benene. Men det forble uklart hvordan denne prosessen påvirket eggeskallets mikrostruktur. Nå, som Nicola Davis hos The Guardian rapporterer, antyder en ny studie i Science Advances at det hele handler om nanostrukturen til egget og hvordan det utvikler seg med den voksende skapningen inne.
For å fjerne mysteriet og studere eggstrukturer, brukte forskere ved McGill University en ny fokusert ion-stråle som tillot dem å kutte ekstremt tynne deler av skallet, ifølge en pressemelding. De analyserte deretter disse tynne seksjonene ved hjelp av et elektronmikroskop for å studere skallstruktur.
Teamet undersøkte skjellene på befruktede egg som ble inkubert i 15 dager og sammenlignet det med ufertiliserte egg. Som Laurel Hamers ved ScienceNews rapporterer, oppdaget de at nøkkelen til eggenes seighet syntes å være dannelsen av mikrostrukturer, ledet på plass av proteiner. De fokuserte analysen på ett bestemt protein kalt osteopontin, som finnes i hele skallet og antas å være viktig for organiseringen av mineralstrukturen.
Som Davis forklarer, ser osteopontin ut til å fungere som et "stillas" som styrer strukturen og tettheten av mineraler i skallet, spesielt kalsium. I et utviklet egg er mineralene i det ytre laget av skallet tettpakket og fyldig med osteopontin. Men indre egglag har en annen nanostruktur, som har mindre osteopontin og lavere tetthet av mineralpakking.
I ikke-inkuberte egg endret ikke nanostrukturen seg. Men i de befruktede og inkuberte eggene så det ut som strukturen til det indre egget over tid. Kalsium ble overført til kyllingene og innsiden av skallet ble svakere, noe som gjorde det lettere for kritikeren å sprekke gjennom. Det indre skallet ble også humpete, noe forskerne mener gir mer overflate for kjemiske reaksjoner som frigjør kalsium til kyllingene.
"Alle synes eggeskall er skjøre - [når] vi er forsiktige, vi" går på eggeskall "- men faktisk, for deres tynnhet er de ekstremt sterke, hardere enn noen metaller, " forteller medforfatter Marc McKee av McGill til Davis. "Vi forstår nå i nesten molekylær skala hvordan et eggeskall settes sammen og hvordan det løses opp."
Som Hamers rapporterer, forstyrrer osteopontinet sannsynligvis den ordnede dannelsen av kalsiumkrystaller i skallet, og skaper et sterkere skall. Ved nanoskalaen forhindrer introduksjonen av proteinet dannelsen av en jevn, jevn krystallstruktur. I stedet fører det til at strukturen er mer uberegnelig, noe som styrker det ytre skallet. Det er grunnen til at en sprekk i et egg danner et sikksakk-mønster i stedet for å bryte åpent - bruddet må finne svake flekker på vei gjennom den krypterte krystallstrukturen.
For å teste funnene sine rapporterer Davis at teamet opprettet sin egen eggeskallerstatning i laboratoriet, med og uten osteopontin. "Hvis du ikke putter proteinet i prøverøret, får du en stor gigantisk kalsittkalsium som du vil finne på et museum, " sier McKee til Davis. "Hvis du kaster inn proteinet, bremser det prosessen, det blir innebygd i den krystallen, og det genererer en veldig lik nanostrukturegenskap i de syntetiske krystaller, og de har økt hardhet."
Å kjenne til nanoskala-strukturen til egget kan føre til nye typer materialer, sier Lara Estroff, en Cornell-ingeniør som ikke var involvert i studien, rapporterer Hamers. Forskerne tror det til og med kan forbedre matsikkerheten for egg. Omtrent 10 til 20 prosent av kyllingegg sprekker i transport, ifølge pressemeldingen, noe som kan føre til forurensning av salmonella. Å forstå hvorfor noen egg er sterkere enn andre, kan hjelpe med å avle høns med tøffere egg.
