หอยชนิดนี้เรียกว่า Cryptochiton stelleri ที่ได้รับการขนานนามว่า " wandering meatloaf "
Cr. Jerry Kirkhart
chiton หรือที่เรียกว่า Cryptochiton stelleri ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตที่มีเสน่ห์ หอยมีลักษณะเป็นก้อนขนาดใหญ่ที่คืบคลานไปตามน่านน้ำของชายฝั่งแปซิฟิก ตัวมีสีน้ำตาลแดง และมีความยาวได้มากกว่า 30 เซนติเมตร ความที่มีรูปร่างเหมือน Meat Loaf บางครั้งจึงเป็นที่รู้จักกันในชื่อ " wandering meatloaf " แต่ร่างกายที่ดูธรรมดาของ chiton ซ่อนฟันเล็กๆ ที่น่าเกรงขามไว้เป็นแถว โดยฟันเหล่านี้เป็นหนึ่งในวัตถุอินทรีย์ที่แข็งที่สุดและทราบกันดีว่ามีอยู่ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งหอยใช้ในการขูดสาหร่ายจากหิน
" wandering meatloaf " ต้องการฟันที่แข็งเพื่อขูดสาหร่ายรวมทั้งสารอาหารอื่นๆ ออกจากหินเพื่อเป็นอาหาร ฟันของพวกมันเป็นหนึ่งในวัสดุที่แข็งที่สุดในธรรมชาติ และยึดฟันแต่ละซี่ไว้ด้วย stylus เพื่อยึดติดกับโครงสร้างคล้ายลิ้นที่ยืดหยุ่นได้ที่มีลักษณะเป็นริบบิ้นซึ่งเรียกว่า radula ซึ่ง chiton จะป้อนอาหารให้ตัวเองโดยกวาด radula (โครงสร้างคล้ายสายพานลำเลียงในปากที่มีฟัน 70 ถึง 80 แถวขนานกัน ในระหว่างกระบวนการให้อาหาร ฟันสองสามแถวแรกจะถูกใช้เพื่อบดหินเพื่อไปถึงสาหร่าย) ไปตามโขดหินที่ปกคลุมไปด้วยสาหร่าย
ตอนนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Derk Joester จากมหาวิทยาลัย Northwestern ในเมือง Evanston รัฐอิลลินอยส์ และเพื่อนร่วมงานของเขาได้วิเคราะห์ฟันของ C. stelleri โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงที่หลากหลาย และพบส่วนผสมที่น่าประหลาดใจเป็นครั้งแรกในฟันแข็งของมัน คืออนุภาคนาโนของ santabarbaraite แร่หายากที่มีธาตุเหล็กที่ก่อนหน้านี้เคยพบได้ในหินเท่านั้น
รายงานการค้นพบถูกตีพิมพ์ลงในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS เมื่อเดือนพฤษภาคม 2021 ที่ผ่านมา โดยระบุว่าอนุภาคเล็กๆ ของแร่ธาตุที่แข็งแรงแต่น้ำหนักเบานี้ ช่วยให้รากฟันของหอยแข็งแรงขึ้น และจากองค์ประกอบของฟันของ C. stelleri ยังเป็นแรงบันดาลใจให้วิศวกรออกแบบวัสดุชนิดใหม่ โดยการสร้างหมึกสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อใช้หมึกเหล่านี้ในการผลิตวัสดุที่แข็งแรงและน้ำหนักเบาที่มีความแข็งแตกต่างกันไป และอาจพบการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น หุ่นยนต์แบบนิ่ม
Derk Joester ผู้เขียนการศึกษาอาวุโสและรองศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมใน McCormick School of Engineering ของ Northwestern University กล่าวว่า " แร่นี้พบได้ในตัวอย่างทางธรณีวิทยาในปริมาณที่น้อยมากเท่านั้น และไม่เคยเห็นมาก่อนในบริบททางชีววิทยา "
ทั้งนี้ก่อนหน้า นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่ายอดฟันของ C. stelleri มีแร่เหล็กที่เรียกว่าแมกนีไทต์ แต่ไม่ค่อยรู้เรื่ององค์ประกอบของ stylus มากนัก
และ Linus Stegbauer นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจาก University of Stuttgart ในเยอรมนีบอกว่า ธาตุเหล็กอยู่ที่ส่วนบนของฟันนั้นเป็นที่รู้กันดี แต่ในโครงสร้างของรากฟันยังไม่มีข้อมูลพอ
ดังนั้น ในการศึกษาครั้งใหม่ นักวิจัยได้วิเคราะห์ฟันของ C. stelleri โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงที่หลากหลาย รวมทั้งสเปกโทรสโกปีหลายชนิด ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของวัสดุได้ ด้วยการสังเกตว่าฟันมีปฏิสัมพันธ์กับแสงและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่นๆ พบว่า stylus มีอนุภาคเล็ก ๆ ของแร่เหล็กบางชนิดที่แขวนอยู่ใน matrix ที่นิ่มกว่า (matrix ประกอบด้วยไคติน ซึ่งเป็นสารประกอบที่ประกอบเป็นโครงกระดูกภายนอกของแมลงและสัตว์จำพวกครัสเตเชีย)
กล้องจุลทรรศน์ scanning electron micrograph ในฟันของ " wandering meatloaf "
พบว่า stylus ซึ่งเป็นแกนกลวงที่รองรับฟันรูปกรงเล็บ มีอนุภาคของ santabarbaraite ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อนในสิ่งมีชีวิต
Cr.L.Stegbauer et al., Northwestern University
หลังจากวิเคราะห์เพิ่มเติมแล้ว พวกเขาต้องตะลึงเมื่อพบว่าอนุภาคแร่เป็น santabarbaraite แร่ธาตุที่ไม่เคยพบเห็นในสิ่งมีชีวิตมาก่อน ซึ่ง Joester กล่าวว่ามันเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างมาก ทั้งนี้ santabarbaraite เป็นแร่ที่แข็ง แต่มีธาตุเหล็กน้อยกว่าและมีน้ำมากกว่าแมกนีไทต์ ทำให้มีความหนาแน่นน้อยกว่า แร่ธาตุนี้อาจทำให้ C. stelleri สร้างฟันที่แข็งแรงและน้ำหนักเบาในขณะที่ลดการพึ่งพาธาตุเหล็ก ที่เป็นวัสดุที่หายากทางสรีรวิทยา
ต่อมา นักวิจัยตัดสินใจลองสร้าง "หมึก" เครื่องพิมพ์ 3 มิติใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากฟันของ C. stelleri พวกเขาเริ่มต้นด้วยสารประกอบที่คล้ายกับไคตินแล้วเติมของเหลวสองชนิด: อันหนึ่งมีธาตุเหล็กและอีกอันประกอบด้วยฟอสเฟต การผสมส่วนผสมเข้าด้วยกันทำให้ได้แป้งเหนียวข้นที่มีอนุภาคเล็กๆ ของแร่ธาตุที่คล้ายกับ santabarbaraite และจะแข็งตัวขึ้นเมื่อหมึกแห้ง
แต่คุณสมบัติทางกายภาพขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับปริมาณธาตุเหล็กและฟอสเฟตที่เติมลงในส่วนผสม ยิ่งเติมมากเท่าไร อนุภาคนาโนก็จะยิ่งก่อตัวมากขึ้น และวัสดุขั้นสุดท้ายก็จะยิ่งแข็งขึ้น โดยการปรับสูตรด้วยวิธีนี้ นักวิจัยสามารถสร้างวัตถุที่ยืดหยุ่นและเป็นยางได้เหมือนปลาหมึก หรือแข็งได้เหมือนกระดูก ซึ่งเทคนิคนี้อาจมีประโยชน์ในด้านการสร้างหุ่นยนต์แบบนิ่มที่กำลังขยายตัว ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถสร้างเครื่องจักรที่มีความแข็ง ความนุ่ม และยืดหยุ่นในส่วนอื่นๆ ได้
chiton, or wandering meatloaf ในน่านน้ำนอกชายฝั่งบริติชโคลัมเบีย
Cr.NatureDiver ผ่าน Alamy
(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)
แร่ธาตุหายากในฟันของ 'wandering meatloaf'
ตอนนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Derk Joester จากมหาวิทยาลัย Northwestern ในเมือง Evanston รัฐอิลลินอยส์ และเพื่อนร่วมงานของเขาได้วิเคราะห์ฟันของ C. stelleri โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงที่หลากหลาย และพบส่วนผสมที่น่าประหลาดใจเป็นครั้งแรกในฟันแข็งของมัน คืออนุภาคนาโนของ santabarbaraite แร่หายากที่มีธาตุเหล็กที่ก่อนหน้านี้เคยพบได้ในหินเท่านั้น
และ Linus Stegbauer นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจาก University of Stuttgart ในเยอรมนีบอกว่า ธาตุเหล็กอยู่ที่ส่วนบนของฟันนั้นเป็นที่รู้กันดี แต่ในโครงสร้างของรากฟันยังไม่มีข้อมูลพอ
ดังนั้น ในการศึกษาครั้งใหม่ นักวิจัยได้วิเคราะห์ฟันของ C. stelleri โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงที่หลากหลาย รวมทั้งสเปกโทรสโกปีหลายชนิด ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของวัสดุได้ ด้วยการสังเกตว่าฟันมีปฏิสัมพันธ์กับแสงและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่นๆ พบว่า stylus มีอนุภาคเล็ก ๆ ของแร่เหล็กบางชนิดที่แขวนอยู่ใน matrix ที่นิ่มกว่า (matrix ประกอบด้วยไคติน ซึ่งเป็นสารประกอบที่ประกอบเป็นโครงกระดูกภายนอกของแมลงและสัตว์จำพวกครัสเตเชีย)
ต่อมา นักวิจัยตัดสินใจลองสร้าง "หมึก" เครื่องพิมพ์ 3 มิติใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากฟันของ C. stelleri พวกเขาเริ่มต้นด้วยสารประกอบที่คล้ายกับไคตินแล้วเติมของเหลวสองชนิด: อันหนึ่งมีธาตุเหล็กและอีกอันประกอบด้วยฟอสเฟต การผสมส่วนผสมเข้าด้วยกันทำให้ได้แป้งเหนียวข้นที่มีอนุภาคเล็กๆ ของแร่ธาตุที่คล้ายกับ santabarbaraite และจะแข็งตัวขึ้นเมื่อหมึกแห้ง
แต่คุณสมบัติทางกายภาพขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับปริมาณธาตุเหล็กและฟอสเฟตที่เติมลงในส่วนผสม ยิ่งเติมมากเท่าไร อนุภาคนาโนก็จะยิ่งก่อตัวมากขึ้น และวัสดุขั้นสุดท้ายก็จะยิ่งแข็งขึ้น โดยการปรับสูตรด้วยวิธีนี้ นักวิจัยสามารถสร้างวัตถุที่ยืดหยุ่นและเป็นยางได้เหมือนปลาหมึก หรือแข็งได้เหมือนกระดูก ซึ่งเทคนิคนี้อาจมีประโยชน์ในด้านการสร้างหุ่นยนต์แบบนิ่มที่กำลังขยายตัว ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถสร้างเครื่องจักรที่มีความแข็ง ความนุ่ม และยืดหยุ่นในส่วนอื่นๆ ได้