Rozwiązano „zagadkę” jajka i kury

Kanadyjscy biolodzy odkryli jedną z największych tajemnic kurzych jaj. Udało im się wyjaśnić, jak kurczakowi udaje się wyjść z jajka, które wytrzymuje potrójny ciężar wysiadującej go kury. Badania opublikowano w czasopiśmie „Science Advances”.

„Okazało się, że skorupa jaja składa się z trzech warstw nanostruktur o różnej wytrzymałości, elastyczności i innych właściwości mechanicznych. Co ciekawe, te struktury zmieniają się wraz ze wzrostem zarodka, a w czasie, kiedy pisklę wyłupuje się z jaja, stają się słabsze, co pomaga mu rozbić skorupkę”, powiedział Marc McKee, biolog z McGill University w Kanadzie.

Od starożytności filozofowie i przyrodnicy zastanawiali się, jak pojawiają się na świecie kurczęta i pisklęta innych ptaków. Z jednej strony, nawet najsłabsze młode ptaki mogą samodzielnie rozbić skorupę i wydostać się z jaja, z drugiej strony, jaja posiadają niezwykle wysoką wytrzymałość mechaniczną, utrzymując nacisk ciała wysiadującego jaja ptaka. 

McKee i jego zespół mogli znaleźć odpowiedź na to pytanie wykorzystując akcelerator cząsteczek, aby pociąć skorupkę jajka na cienkie warstwy i zbadać je za pomocą mikroskopu elektronowego. To pomogło im po raz pierwszy spojrzeć na to, jak skorupa jest zbudowana „od wewnątrz” i zrozumieć, jak kurczęta potrafią ją przebić.

Jak się okazało, jest to niezwykle zaawansowany technologicznie materiał łączący nanotechnologię i biotechnologię. Okazało się, że skorupa składa się z trzech warstw nanokryształów węglanu wapnia, z których każdy odgrywa rolę w ochronie pisklęcia przed środowiskiem zewnętrznym.

Położeniem tych kryształów steruje białko osteopontyna, które wcześniej uważano za swego rodzaju „pomyłkę ewolucji” i atawizm z okresu dinozaurów, kiedy jaja były jeszcze pokryte skórzastą powłoką. McKee i jego zespół stwierdzili, że jego cząsteczki były rozmieszczone na skorupce nie przez przypadek, ale służyły jako rodzaj szkieletu, do którego przyczepione były nanocząsteczki kredy.

Im więcej osteopontyny znajdowało się w warstwie skorupy, tym silniejsza ona była, ponieważ kryształy były zlokalizowane tam nie chaotycznie, ale w sposób bardziej uporządkowany. Maksymalna ilość tego białka była zawarta w zewnętrznych warstwach skorupy, a minimalna — w wewnętrznych warstwach.

Z tego powodu, jak również dlatego, że osteopontyna stopniowo znika z wnętrza skorupy do czasu, kiedy pisklę ma się wykluć, może ono łatwo rozbić skorupkę od wewnątrz, choć jajo pozostanie wystarczająco mocne od zewnątrz, aby mogła je wysiadywać nioska. 

Około 10-20% jaj, które trafiają do sklepów są uszkodzone, co zwiększa prawdopodobieństwo zakażenia salmonellą. Zrozumienie, w jaki sposób działa „nanopancerz” jaja pomoże nam zmienić pracę genów kur niosek w taki sposób, że ich jaja staną się trwalsze i będą chronione przed drobnoustrojami — podsumowuje McKee.