Seit Millionen von Jahren entwickeln sich Vögel, um die perfekte Eierschale herzustellen. Aber wie sind Eierschalen so stark?
Von Kate Stone
Jeder, der versucht hat, ein Hühnerei von Ende zu Ende zu quetschen, weiß, wie stark Eierschalen sind. Nicht viel in der Natur mineralisiert so schnell wie ein Vogelei. Wie kommt es, dass befruchtete Hühnereier einem Bruch von außen widerstehen und gleichzeitig von einem winzigen Küken von innen aufgebrochen werden können? Es ist alles in der Eierschalen-Nanostruktur, so eine neue Studie, die von Wissenschaftlern der McGill University geleitet und in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde.
Seit Millionen von Jahren haben sich Vögel entwickelt, um die perfekte Eierschale herzustellen. Das Ergebnis ist eine dünne, schützende, biomineralisierte Wachstumskammer, die alle Nährstoffe enthält, die für die Entwicklung eines Vogelbabys erforderlich sind. Die Schale ist nicht zu stark, nicht zu schwach und widersteht dem Brechen, bis es Zeit zum Schlüpfen ist.
Wie sind Muscheln so perfekt?
Um dies herauszufinden, untersuchte ein Forscherteam aus verschiedenen Bereichen, darunter Ingenieurwesen und Zahnmedizin, die molekulare Nanostruktur und die mechanischen Eigenschaften des unglaublichen Eies sehr genau.
“ Eierschalen sind bekanntermaßen mit herkömmlichen Mitteln schwer zu untersuchen, da sie leicht brechen, wenn wir versuchen, eine dünne Scheibe für die elektronenmikroskopische Bildgebung herzustellen „, sagt Marc McKee von der McGill University.
„Dank eines neuen fokussierten Ionenstrahl-Schnittsystems, das kürzlich von der McGill Facility for Electron Microscopy Research erhalten wurde, konnten wir die Probe genau und dünn schneiden und das Innere der Schale abbilden.“
Es stellt sich heraus, dass Eierschalen sowohl aus anorganischer als auch aus organischer Substanz bestehen. Sie enthalten kalziumhaltige Mineralien und reichlich Proteine. Die erstaunliche Stärke von Eiern kommt von einem nanostrukturierten Mineral, das mit Osteopontin assoziiert ist, einem Protein, das auch in biologischen Verbundmaterialien wie unseren Knochen vorkommt.
In unglaublichen Eierschalen
Beim ersten Legen und Brüten sind Eierschalen hart genug, um sie vor Bruch zu schützen. Wenn das Küken im Ei wächst, benötigt es Kalzium, um seine Knochen zu bilden. Das wachsende Küken bekommt dieses Kalzium aus seiner Schale. Während der Eibrut löst sich der innere Teil der Schale auf, um diese Mineralionenversorgung bereitzustellen, während gleichzeitig die Schale so geschwächt wird, dass sie vom schlüpfenden Vogelbaby zerbrochen wird.
In anderen Experimenten konnten die Forscher eine ähnliche Nanostruktur wie in Eierschalen nachbilden, indem sie Osteopontin zu im Labor gezüchteten Mineralkristallen hinzufügten.
Diese Forschung wurde durch Zuschüsse des Natural Sciences and Engineering Research Council und der Canadian Institutes of Health Research finanziert.
VERWANDT: Kohlenstoffisotopenanomalie in der Tiefsee
