สิ่งมหัศจรรย์เหล่านี้ทำให้ Robert Schofield นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโอเรกอน สหรัฐอเมริกา ประหลาดใจมานาน ว่าสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กพวกนี้มีแรงและพลังอันมหาศาลมากขนาดนี้ได้อย่างไร? ..คำตอบของเรื่องนี้ ตามรายงานฉบับใหม่ที่ตีพิมพ์ลงในรายงานทางวิทยาศาสตร์ พบว่ามันอยู่ในระดับโครงสร้างของชั้นอะตอม
นักวิทยาศาสตร์พบว่าขากรรไกร เขี้ยวและเหล็กไนของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิดนั้นมีโลหะหนักจำนวนมาก เช่น สังกะสีทองแดง และ แมงกานีส มากถึง 20% ของน้ำหนักตัว แต่พวกเขายังไม่รู้ว่าโลหะที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนที่เพิ่มความคงทนในสัตว์พวกนี้ทำหน้าที่อย่างไร
ด้วยการวิเคราะห์โปรตีนและโลหะหนักในระดับโมเลกุล Schofield และเพื่อนร่วมงานได้เรียนรู้ว่าอะตอมของโลหะแต่ละอะตอมถูกถักทอเป็นโปรตีนเพื่อสร้างวัสดุคอมโพสิตที่แข็งแรงและทนทาน ซึ่งได้รับการเรียกว่าวัสดุชีวภาพมวลหนัก
Stephanie Crofts นักชีววิทยาจาก College of the Holy Cross รัฐแมสซาชูเซตส์ กล่าวว่า “การที่มีโลหะพวกนี้ทำให้อวัยวะพวกมันแข็งแรงขึ้นมาก” การศึกษานี้อาจจะปรับมาใช้กับมนุษย์ได้ในอนาคต นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มว่าวัตถุชีวภาพพวกนี้สามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับวิศวกรในการสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ เช่น โทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ทนทานกว่าเดิม
ดีกว่าไบโอไมเนอรัลไลเซซัน
สัตว์เองได้สร้างอวัยวะของพวกมันให้ทนทาน กระบวนการนี้เรียกว่า ไบโอไมเนอรัลไลเซซัน (Biomineralization) มันเกิดขึ้นจากโปรตีนในร่างกายล้อมรอบผลึกแร่ขนาดใหญ่ เช่น ในกระดูกหรือเปลือกหอยบางชนิด กระดูกเป็นส่วนผสมของแร่ธาตุและโปรตีนที่ช่วยให้โครงกระดูกของสัตว์ที่มีความยืนหยุ่น
แต่กระนั้นแล้วไบโอไมเนอรัลเซซันก็มีข้อจำกัด อย่างเช่นเปลือกหอยนั้นแตกง่าย รวมถึงกระดูกด้วย และมันไม่ใช่คำตอบของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิด เพราะพวกมันต้องการส่วนของร่างกายที่แข็งแรง-ทนทานต่อการใช้งาน ไม่งั้นจะเป็นหายนะ อย่างเช่นแมงป่องถ้าเหล็กไนมันแตก มันก็ถึงตายได้ ทำให้ต้องใช้วิธีอื่นในการสร้างความแข็งแกร่ง
ส่วนผสมอันทรงพลังของโลหะและโปรตีน
จากการศึกษาล่าสุด Schofield และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ตรวจสอบชิ้นส่วนต่างๆ จากร่างกายมด แมงมุม แมงป่อง หอย และหนอนทะเลชนิดหนึ่ง พวกเขาได้ทดสอบคุณสมบัติชิ้นส่วนเหล่านี้และผ่าแยกอะตอมที่ละตัว
พวกเขาพบว่าโลหะหนัก เช่น สังกะสีและแมงกานีส ถูกกระจายอย่างทั่วถึงบนร่างกายของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงและลดการเสื่อมสลายได้อีกด้วย และมักพบมากในส่วนของฟัน เขี้ยว วัสดุพวกนี้มีประโยชน์อย่างมากสำหรับพวกมัน
มดใช้พลังงานน้อยกว่า 60% ของตัวมันในการตัดใบไม้ เรื่องนี้ยังมีคำถามอีกมาก เช่น วัสดุที่ทนทานตามธรรมชาติพวกนี้มีวิวัฒนาการมานานเท่าไรในกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังต่างๆ ตั้งแต่พวกกุ้งจนไปถึงตะขาบ แต่ก็อาจจะสร้างศักยภาพใหม่ให้กับเครื่องมือของมนุษย์ได้อีกด้วย
ตัวอย่างเช่น วัตถุที่มีขนาดเล็กและไม่แตกหักง่าย เช่น โทรศัพท์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ การผลิตเครื่องมือและอุปกรณ์ที่มีการจัดเรียงอะตอมของโปรตีน โดยโลหะหนักแบบนี้สามารถนำไปสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักเบา แข็งแกร่งและทนทานต่อการใช้งาน นี่เป็นอีกหนึ่งก้าวของการพัฒนาทั้งทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์
