Канадские биологи решили "загадку" курицы и яйца

Канадские биологи раскрыли одну из главных загадок куриных яиц – им удалось выяснить, как цыпленку удается выйти наружу из яйца, способного выдержать тройную массу тела несушки. 

"Мы обнаружили, что скорлупа яйца состоит из трех слоев наноструктур, имеющих разную прочность, эластичность и прочие механические свойства. Что интересно, эти структуры меняются по мере роста зародыша, и к тому времени, когда цыпленок вылупляется из яйца, они ослабевают, что помогает ему разбить скорлупу", — заявил Марк Макки (Marc McKee), биолог из университета Макгилла (Канада).

Еще со времен античности философы, натуралисты, обыватели и ученые часто задумывались о том, как цыплята и птенцы других птиц появляются на свет. С одной стороны, даже самые слабые детеныши пернатых могут самостоятельно разбить скорлупу и выбраться из яйца, а с другой – яйца обладают необычно высокой механической прочностью, выдерживая давление тела клушки или более крупных птиц.

Макки и его коллеги смогли найти ответ на этот вопрос, используя ускоритель частиц для того, чтобы нарезать скорлупу куриного яйца на тонкие слои и изучить их при помощи электронного микроскопа. Это помогло им впервые взглянуть на то, как устроена скорлупа "изнутри" и понять, как птенцам удается разбить ее.

Как оказалось, она представляет собой крайне высокотехнологичный материал,  сочетающий в себе нано- и биотехнологии. Выяснилось, что скорлупа состоит из трех слоев нанокристаллов карбоната кальция, каждый из которых играет свою собственную роль в защите будущего птенца от внешней среды.

Положением этих кристаллов, в свою очередь, управляет белок остеопонтин, который раньше ученые считали своеобразной "ошибкой эволюции" и атавизмом, наследием времен динозавров, когда яйца еще оставались покрытыми кожистой оболочкой. Макки и его коллеги обнаружили, что его молекулы были распределены по скорлупе не случайно, а служили своеобразным каркасом, к которому крепились наночастицы мела.

Как правило, чем больше остеопонтина содержалось в слое скорлупы, тем прочнее он был, так как кристаллы в результате этого располагались там не хаотично, а более упорядоченно. Максимальное количество этого белка содержалось во внешних слоях скорлупы, а минимальное – во внутренних.

Благодаря этому, а также тому, что остеопонтин постепенно исчезает из внутренней части скорлупы к моменту выхода цыпленка на свет, птенец может легко разбить скорлупу изнутри, но при этом яйцо будет оставаться достаточно прочным снаружи для того, чтобы на нем могла сидеть несушка.

"Примерно 10-20% яиц, которые попадают в магазины или в холодильники покупателей, оказываются разбитыми или поврежденными, что повышает вероятность заражения сальмонеллой. Понимание того, как работает "наноброня" яиц, поможет нам поменять работу генов куриц-несушек таким образом, что их яйца станут более прочными и защищенными от микробов", — заключает Макки.