Hagfish er langt fra kosete. De rosaaktige ållignende skapningene sportsrader med tannrike pigger rundt munnen, slik at de kan grave seg ned i råtnende dyr som ormer i skitt. Men disse oddballene er utrolig vellykkede, i stand til å bo i en rekke miljøer og har gjort det relativt uendret i mer enn 300 millioner år. En av nøklene til suksessen er en genial forsvarsmekanisme: slim.
Når de blir angrepet av rovdyr, aktiverer disse vrittende crittersene sine slimkirtler, og tetter fiendens gjeller med gelatinøs glop - en søt pepperspray av sorter som lar dem unnslippe uskadd. Få marine skapninger er utstyrt for å utfordre dette slimete forsvarssystemet. Nå håper den amerikanske marinen å utnytte slimens kraft og syntetisere en kunstig versjon for å holde dykkerne i dybden.
Hvis du kan komme over "ick" -faktoren i hagfish-slimet, har den marine gelatinen mange ønskelige egenskaper. Gooen er laget av mikroskopiske filamenter, og selv om de mager trådene er tynnere enn en blodcelle er bred, er de overraskende sterke. De er også ekstremt lange, og strekker seg nesten seks centimeter. Men egenskapen som har fascinert mange forskere - og fanget øynene fra marinens forskere - er slimets utvidelseskapasitet. Når slemmen har blandet seg med vann, kan den vokse til nesten 10.000 ganger dens første volum, ifølge Ryan Kincer, en materialingeniør ved Naval Surface Warfare Center i Panama City.
Josh Kogot, Michelle Kincer og Ryan Kincer demonstrerer elastisiteten i slimet som skilles ut fra en hagefisk i et laboratorium. (US Navy-foto av Ron Newsome) Navy-forskerne hevder å ha isolert genene som koder for de ekspansive filamentene som utgjør slimet, som faktisk består av to separate proteiner, forklarer Josh Kogot, en forskningsbiokjemiker som jobber med prosjektet. De satte disse genene inn i to partier med E. coli- bakterier, slik at mikroberne kunne gjøre arbeidet med å produsere proteinene. De fant da ut en måte å kombinere disse proteinene for å lage slimfilamentene. Forskerne var i stand til å bekrefte at fuskslime-trådene faktisk liknet på den virkelige avtalen ved å undersøke dem nøye under et skannende elektronmikroskop.
Det er viktig å merke seg at marinen ikke har publisert noen av resultatene sine. Og de kunne bare avsløre et begrenset antall detaljer om forskningen sin på grunn av "potensiell intellektuell eiendom og mulig teknologilisensavtale med en industripartner, " skrev Katherine R. Mapp, en offentleg offiser i Naval Surface Warfare Center, i en e-post . De tror imidlertid at hvis de kan produsere en slim-etterligning i vann, kan den brukes som et beskyttelsesskjold for marine dykkere.
Tanken ville være å bruke slimet slik hagfisken gjør, og utplassere den i møte med rovdyr som nærmer seg. Nøkkelen, sier Kincer, ville være å holde komponentene i slemmene som er inne, borte fra vannet, til dykkeren trenger å distribuere den. Kanskje den kan bæres i en flaske med pepperspray, eller kanskje den på en eller annen måte kan innarbeides i dykkerdrakten. Men teamet ser mange andre muligheter for slimet, for eksempel et bioalternativ til Kevlar, sier Kogot.
Kogot, en biokjemiker, viser en prøve av syntetisk hagfish-slime gjenskapt fra alfa- og gammaproteiner fra Pacific hagfish. (US Navy-foto av Ron Newsome) Så hvordan danner slemmen egentlig? Forskere jobber fremdeles med detaljene. Men de har oppdaget at slimet er laget av en kombinasjon av to hovedkomponenter, duoen med proteinfilamenter (hva marinen tar sikte på å etterligne) og slimete (det geléholdige stoffet som gir snørr og spytt sin glatte tekstur). I hagfisken er filamentene inneholdt i tynne cellemembraner avviklet "som en ullkule", sier Lukas Böni, forsker ved ETH Zurich som studerer slim for sine potensielle anvendelser i matindustrien som et alternativ til kommersielle gelatiner som ikke trenger ikke oppvarming. De bittesmå fibrøse buntene ligger sammen med pakker med slim i de rundt 150 slimporene som går ned langs begge sider av hagfiskens kropp.
Når hagfisken føler seg truet, trekker den sammen porene og frigjør ballene med slimfiber og slimbobler. Når de treffer vannet, sprekker membranene og de tett sårede filamentene utvides.
"Og det er der vår forståelse ender, " sier Douglas Fudge, forsker ved Chapman University i California, som avdekket de overraskende egenskapene til biofibre mens han forsket for sin doktorgrad. På en eller annen måte flettes fibrene sammen med slimet og danner et slimete undervannsnettverk som for det meste består av vann. Fibrene ser ut til å "danne et edderkoppvev under vann, " sier Böni, som ikke er involvert i marinens arbeid.
Kincer strekker slim fra en stillehavsfisk i et nett. (US Navy-foto av Ron Newsome) Fudge, som heller ikke er involvert i Sjøforsvarets arbeid, og teamet hans, løfter fortsatt sammen hvordan utvidelsen faktisk skjer. Å finne ut av denne endelige mikseprosessen ville være et stort hinder for å faktisk bruke slimet som forsvar. Et annet potensielt spørsmål vil være bevaring. Böni og teamet hans stabiliserer hagfish oser før den blandes med vann ved hjelp av olje eller en sitratbuffer, men selv da er komponentene bare gode i flere dager eller kanskje uker.
Navy-forskerne er langt fra de første til å benytte seg av egenskapene til dette uvanlige stoffet. I 2015 syntetiserte en gruppe i Singapore proteinfilamentene ved å bruke det som ser ut til å være en lignende metode, og sette genene for proteinet inn i E. coli- bakterier. Fudges forskergruppe er også interessert i å etterligne slimet, men heller enn å bare lage glødetrådene, ønsker han å gjenskape gooen i sin helhet for bedre å forstå hvordan den former seg.
"Vi er virkelig fokusert på dette spørsmålet om utplassering - hvordan det går fra konsentrerte ting i kjertlene til utvidelsen av sjøvann, " sier Fudge.
Selv om det fremdeles er mange hindringer for å syntetisk fremstille slimet i store mengder, ser mange dette tyktflytende stoffet som fremtidens øko-materiale, med potensielle bruksområder innen klær, hajmidler og mat.
Så kontroller den gagrefleksen.
"Jeg spiste den en gang, " sier Böni. "Det smaker som sjøvann."
