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纳米颗粒使鸟蛋避免细菌感染 精选

已有 6951 次阅读 2014-4-13 13:50 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

分布于澳大利亚和新西兰的一种鸟灌丛冢雉brushturkey,有一种特殊的习性,它们将自己的鸟蛋放再腐烂的蔬菜中孵化,当土壤中的细菌对这些有机物进行分解发酵时产生的热量能帮助这些鸟蛋孵化,但是一些细菌也会穿过蛋壳杀死胚胎。

鸟蛋发生细菌感染尽管十分危险,不过在灌丛冢雉鸟蛋中发生的几率只有在9%,科学家一直不明白为什么会这样。现在科学家已经找到答案,原来这种鸟蛋蛋壳覆盖着一层纳米材料,这阵纳米尺度的磷酸钙颗粒具有更强的防水性,能帮助它们抵御细菌附着和穿透。这一研究发表在本月的《实验生物学杂志》上,这一研究对开发新型抗微生物包裹材料很有启发。

许多蛋壳都具有保护自身的防范措施,例如鸡蛋就产生一种抗微生物的酶溶菌酶,但是有些细菌可以突破这种防线。灌丛冢雉虽然也有这种工具,不过这种鸟蛋壳厚度小于普通鸡蛋,导致这种防范效果降低。


研究发现,这种鸟蛋装备有特殊的武器,这种材料可以让鸟蛋具有特殊的防水性(似乎荷叶、壁虎足都是有这样的特点),普通鸡蛋会吸收水分,但这种鸟蛋类似荷叶表面一样会形成水珠。其原因就是表面有一层磷酸钙纳米颗粒。微生物感染鸟蛋必需通过水的协助,由于这种材料具有防水效果,让细菌望蛋兴叹。

论文第一作者阿克伦大学行为生态学家Liliana D’Alba说,过去大家认为自然界中荷叶是最理想的疏水材料,这些鸟蛋的疏水能力几乎可以和荷叶相比美,也是超级疏水材料。

研究发现,细菌粘附在鸡蛋上的数量是这种鸟蛋上的三倍。铜绿假单胞菌和大肠杆菌和鸡蛋接触2-6天后就会侵入蛋壳内,但是要入侵灌丛冢雉鸟蛋内则需要更长时间。

这种特殊纳米材料在鸟蛋中似乎不那么普遍,不过类似的情况也存在,1982年曾经有学者发现一种澳大利亚鸟眼斑营冢鸟的蛋也有类似的情况。D’Alba小组计划对这种情况进行更大范围监测,看是否其他鸟类和爬行类动物存在类似情况。

 对这种材料的工作原理进行研究可以帮助人们开发出理想的抗菌包装材料,也可以开发出新型医用材料。

Nature doi:10.1038/nature.2014.15039

 




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