Wenn Sie jemals den Zorn eines beißenden oder stechenden Insekts gespürt haben, mag es unglaublich erscheinen, dass etwas so Kleines so leicht menschliche Haut durchschneiden oder durchbohren kann.
Wissenschaftler wussten bereits, dass die stechenden und schneidenden Körperteile einiger kleiner Tiere mit Metallen wie Zink und Mangan angereichert sind, was die Teile zäh und haltbar macht. Nun, eine Studie veröffentlicht am 1. September in Wissenschaftliche Berichte zeigt, wie diese werkzeugartigen Fortsätze harte und extrem scharfe Schneidkanten bilden.
Robert Schofield, ein Physiker an der University of Oregon in Eugene, und seine Kollegen untersuchten mit einem speziellen Mikroskop die scharfen „Zähne“, die die Kiefer von Blattschneideameisen säumen Atta Cephaloten, enthüllt die atomare Struktur der Zähne (SN: 24.11.20). Das Team fand heraus, dass Zinkatome homogen und nicht in Brocken über einen einzelnen Zahn verteilt waren. Diese Gleichmäßigkeit ermöglicht es den Ameisen, viel dünnere und schärfere Klingen zu wachsen, da „Mineralbrocken die Schärfe des Werkzeugs einschränken“, sagt Schofield.
Das Team testete auch eine Reihe von Eigenschaften dieser metallinfundierten Materialien, die als Biomaterialien für schwere Elemente bekannt sind, unter anderem in Ameisenzähnen, Spinnenzähnen, Skorpionstacheln und Meereswurmkiefern. Diese Strukturen sind steifer und widerstandsfähiger gegen Schäden als biomineralisierte Materialien, wie das typischerweise in Zähnen vorkommende Kalziumphosphat oder die Kombination aus Kalziumkarbonat und dem Protein Chitin in vielen Gliederfüßern, fand das Team. Die mit Metall verstärkten Körperteile haben „die Eigenschaften, die man sich von einem Messer oder einer Nadel wünscht“, sagt Schofield.
Das Team schätzt, dass die mit Zink infundierten Zähne von A. cephalotes erlauben Sie ihm, zu punktieren und zu schneiden, indem es nur ungefähr 60 Prozent der Energie und der Muskelmasse verbraucht, die es sonst würde.
Durch die Herstellung dieser scharfen, präzise geformten Werkzeuge können Ameisen und andere Kleintiere ihre winzigen Muskeln ausgleichen und es ihnen ermöglichen, Lebensmittel zu erwerben und zu verarbeiten, die normalerweise außerhalb ihrer Reichweite liegen würden.