A pikkelyes lábú csiga tengermélyi vulkánokban él, és ott rejtegeti a modern páncélok titkát

2020 / 05 / 13 / Justin Viktor
A pikkelyes lábú csiga tengermélyi vulkánokban él, és ott rejtegeti a modern páncélok titkát
A három rétegű vasházban lakó csiga csak röhög a bepróbálkozó rákokon, és még a fehéren izzó vulkáni kürtőket is túléli, bár lehet, hogy minket már nem fog. A 2001-ben felfedezett faj az Indiai-óceán mélyén található hidrotermális kürtőkön csatangol és sajnos ez az első olyan mélytengeri állat, amelynek otthonát elpusztíthatja a mélytengeri bányászat.

A gének titkai

A hongkongi Tudományos és technológiai egyetem kutatócsoportja dekódolta a mélytengeri vulkánokban lakó, figyelemre méltóan forró hőmérsékleten élő pikkelyes lábú csiga (Chrysomallon squamiferum) genomját.

A pikkelyes lábú csiga kifejezetten kedveli a tudósok által életre alkalmatlannak nyilvánított, víz alatti vulkáni kürtők környezetét. A tartósan fennálló forró hőmérséklet, az akár 2400 méter mélységben fellépő magas nyomás, erős savasság és alacsony oxigéntartalom dacára, ez az egyetlen élőlény, amelyről ismert, hogy fémes vasat épít a  külső vázába. Tanulmányozása fényt vethet rá, hogy hogyan alakult Földünkön a korai evolúció, nem is beszélve lehetséges orvosi, ipari és katonai alkalmazásokról. A genom dekódolását a Hongkongi Tudományos és Technológiai Egyetemen (HKUST) végezték el.


A Hong Kong-i University of Science and Technology csapata, akik elkészítették a pikkelyes lábú csiga géntérképét. (HKUST)

A felfedezés során két populációt hasonlítottak össze, az egyik vasban gazdag környezetből, a másik pedig vasban szegényből származott. "Megállapítottuk, hogy egy MTP 9 (fémtolerancia fehérje) nevű gén 27-szeres koncentrációban volt jelen a vas-szulfid mineralizációt hordozó állományban, összehasonlítva a vasban szegény helyen élőkkel. Az MTP9 által kódolt fémtolerancia fehérje fokozhatja a fémionok toleranciáját" - mondta el Dr. Sun Jin kutató.

Fémcsiga

A tudósok úgy vélik, hogy ez a tolerancia lehetővé teszi a csiga túlélését, mivel a környezetükben lévő vasionok reagálnak pikkelyes lábukban található kénnel, és vasszulfidokat képeznek. Mivel ez jóval alacsonyabb hőmérsékleten történik mint egy laboratóriumban, ezért a kutatásnak ipari felhasználása is lehet. 

"A csiga genomjának feltárása növelheti a puhatestűek genetikai mechanizmusaival kapcsolatos ismereteinket, megteremtve azt a genetikai alapot, amely előkészíti a gyakorlati alkalmazás lehetőségét. Az egyik lehetséges felhasználási terület az lehet, hogy a vas bevonatú csigaházak ellenállnak az erős ütéseknek, ami segíthet katonai védelmi páncélzat fejlesztésében" - tette hozzá Dr. Qian Peiyuan.

Ringat a víz

A pikkelyes lábú csiga házát három réteg alkotja. Az első vas-szulfidokat, a második más csigáknál is megtalálható fehérjevázat, a harmadik aragonit kalciumtartalmú ásványt tartalmaz. Ez a szerkezet hatásosan megóvja a csigát a rákoktól, melyek ollóikkal igyekeznek feltörni a csigák házait. Egy ilyen támadás akár több napig is eltarthat, de a pikkelyes lábú csiga megússza.

Christine Ortiz a Massachusetts Technológiai Intézetből és kollégái egy gyémánthegyű szondát használva vizsgálták meg a csiga háromrétegű héját, hogy megtudják, pontosan hogyan védi meg magát a rákok támadásaitól. A héj szilárdságának és merevségének felméréséhez ugyanolyan erőt alkalmaztak, mint amekkorát a támadó rák ollói képesek kifejteni. Ezután az adatokat felhasználták a héj rétegeinek modellezésére, és virtuális ráktámadást indítottak.

Trükkös csiga

Kiderült, hogy a csiga néhány teljesen egyedi trükköt alkalmaz, hogy megvédje magát. A héj legkülső rétege a hidrotermikus szellőzőnyílásokban képződött erős vas-szulfid részecskékből áll, amelyek mindegyike körülbelül 20 nanométer méretű, és a csiga által kiválasztott puha szerves mátrixba ágyazódik. A szerkezetet külső rétege ütésre megreped ugyan, de elnyeli az ütés energiáját. A repedések csak a vas-szulfid részecskék körüli terjednek legyezőszerűen szétterülve. Ez a mikro-repedés háló, nem csak elnyeli az energiát, de azt is megakadályozza, hogy nagyobb repedések alakuljanak ki. Sőt, a vas-szulfid részecskéi eltompíthatják és deformálhatják a behatoló ollók hegyeit.

A csigaház vastag, szivacsos középső rétege egyfajta bélésként szolgál, hogy tovább tompuljon a csapások energiája. Ez még valószínűtlenebbé teszi, hogy a puhatestű törékeny belső kalcium-karbonát héja megrepedjen.

A középső réteg fontos alkalmazkodást jelenthet a mélytengeri hidrotermikus szellőzőnyílásokon zajló élethez - mondta Ortiz, a fekete kifújó-kürtők közelében lévő savas víz ugyanis feloldja a kalcium-karbonátot, és így gyorsan megnöveli a töréseket.

Ez a háromrétegű kialakítás kitűnően felhasználható a páncél javítására túlzott súly hozzáadása nélkül

- mondta el Ortiz.

Gyakorlati alkalmazások

Az alkalmazás területei a sisakok, motorkerékpárok és sarkvidéki csővezetékek lehetnek, amelyeknek néha jéghegyek ütköznek óriási olajszennyezéseket eredményezve, és persze a a kézenfekvő haditechnikai alkalmazás - mondta Ortiz. A kutatók tanulmánya a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóirataban (PNAS) jelent meg.

Az is meglepő volt, hogy a csigának, egyedülálló tulajdonságainak dacára nem voltak teljesen egyedi génjei, ugyanezek a gének megtalálhatók más puhatestűekben, például egy tintahalban is.

"Bár nem azonosítottunk új gént, kutatásaink értékes betekintést nyújtanak a gének kombinációjába, amely alapvetően meghatározza egy faj morfológiáját"

- mondta Dr. Qian. 

Egyetlen csiga, rengeteg válasz

A csapat 20 pikkelyes lábú csigát vizsgált az Indiai-óceán mélyéről, a Japán Tengeri és Földi Tudományos és Technológiai Ügynökséggel (JAMSTEC) együttműködve. Azt az elméletet is megvizsgálták, miszerint a földi élet a hidrotermikus kürtők közelében kezdődhetett.

A pikkelyes lábú csiga további megdöbbentő jellemzője derült ki, mikor felfedezték, hogy génszekvenciája gyakorlatilag szinte változatlan maradt egész evolúciója során, az állat ugyanolyan páncélszerű pikkelyekkel létezik több mint 540 millió éve a haslábúak osztályában. Világunk erdőségeiben gyakran kutatnak új gyógyszerek hatóanyagai után, az óceán azonban nagyrészt kihasználatlan maradt ilyen tekintetben, és a kutatók különösen ígéretesnek tekintik a mélytengeri geotermikus kürtők egyedi életformáit. A HKUST csapata úgy véli, hogy munkájuk utat nyithat új típusú gyógymódokhoz is az orvostudomány területén.

Mélytengeri bányászat

A hidrotermális kürtők a mélytengeri bányászat kedvelt célpontjai, a könnyen hozzáférhető és nagy mennyiségben felszínre törő ásványi anyagok és fémek miatt. A nagy bányavállalatok sorban állnak az érintett területek ipari hasznosításáért.


Pikkelyes lábú csigák elterjedési területe, mindössze 3 x 2 focipályányi tengerfenék.

Pikkelyes lábú csigákat mindössze három helyen találtak eddig az óceánokban, és ebből két területre már kiadták a bányászati engedélyeket. Az említette élőhelyek egyenként nagyjából pusztán két focipályányi méretűek. Az egyiken a kínai Chinese Ocean Minerals Resources, Research and Development Association irtja majd a csigákat 2026 és 2030 között, a másikon a német Federal Institute for Geosciences and Natural Resources, mindkét vállalat a ENSZ Nemzetközi tengerfenék hatósága (United Nations International Seabed Authority - ISA) engedélyével és beleegyezésével - ez a cikk tehát közel áll egy szomorú nekrológhoz.  Ha a bányavállalatok nekikezdenek a kitermelésnek, elég egyetlen balul elsülő próbálkozás, ami felkavarja az üledéket, vagy megsérti a hidrotermális kürtőket, és a csigáknak annyi - mondta el Chong Chen japán mélytengeri biológus. Így hálálja meg az ember, amit a természettől kap.

A mélytengeri bányászati során természetesen lehetetlen elkerülni az üledék felkavarodását, vagy és az könnyedén eltömítheti a csigák kopoltyúit. A tengerfenékről ásványrögök ráadásul az ott élő állatok "vadvilági" környezete, olyan természetes tereptárgyak, melyekre szükségük van a rejtőzködéshez, táplálékszerzéshez, mozgásukhoz, és a szaporodáshoz.

A tengerbiológusok és az IUCN (Természetvédelmi Világszövetség) megállapodtak azokról a követelményekről, melyek szabályozzák, hogy egy adott faj számára hány élőhely álljon rendelkezésre, és hány élőhelyre adható engedély -e bányászatra. Ha az állat létét fenyegeti a bányászat, akkor az IUCN veszélyeztetettnek minősíti, ám ez a kiadott ENSZ engedélyek mellett aligha segít majd a Pikkelyes lábú csigákon, hiszen már régen a Vörös Listán vannak.
A mélytengeri hidrotermális környezet olyan élőhely, melyet csak úgy lehet megóvni, ha érintetlenül hagyják. Az itt élő fajok nem tenyészthetőek és képtelenség visszatelepíteni őket, ha a bányászat miatt elpusztulnak.

(Forrás: NewScientist, Nature, Mirror, Képek: HKUST, JAMSTEC)


Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Lassan már senkit sem lep meg, hogy egy intim segédeszköznek legalább olyan jól kell tudnia csatlakoznia a wifihez vagy egy telefonhoz, mint a viselőjéhez, használójához.
Létezik egy könyv, amit soha senki nem olvasott, mert nem is lehet elolvasni
Létezik egy könyv, amit soha senki nem olvasott, mert nem is lehet elolvasni
Könyv vagy csak egy betondarab? A kutatók évek óta próbálják megfejteni a Betonbuch titkát, de eddig nem jártak sikerrel.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.