Her er et spørgsmål om kyllinger og æg, som du måske ikke har hørt før: Hvordan har det sig, at et æg kan være så svært at bryde udefra, men alligevel så let for en svag lille kylling at pikke igennem indefra?
Det er et hårdt spørgsmål at knække. Æggeskaller menes at ændre sig, når kyllingen vokser indeni. Efterhånden som væsenen udvikler sig, opløses dele af det indre æggeskal, og den uklare lille fugl inkorporerer noget af det calcium i dets knogler. Men det forblev uklart, hvordan denne proces påvirkede ægskallens mikrostruktur. Som Nicola Davis hos The Guardian rapporterer, antyder en ny undersøgelse i Science Advances, at det hele handler om ægets nanostruktur, og hvordan det udvikler sig med det voksende væsen indeni.
For at fjerne mysteriet og studere ægstrukturer brugte forskere ved McGill University en ny fokuseret ion-stråle, der gjorde det muligt for dem at skære ekstremt tynde dele af skallen, ifølge en pressemeddelelse. De analyserede derefter disse tynde sektioner ved hjælp af et elektronmikroskop til undersøgelse af shell-struktur.
Holdet undersøgte skaller af befrugtede æg, der blev inkuberet i 15 dage og sammenlignede det med ufertiliserede æg. Som Laurel Hamers fra ScienceNews rapporterer, opdagede de, at nøglen til ægnes sejhed syntes at være dannelsen af mikrostrukturer, styret på plads af proteiner. De fokuserede deres analyse på et bestemt protein, der kaldes osteopontin, som findes overalt i skallen og antages at være afgørende for organiseringen af mineralstrukturen.
Som Davis forklarer, ser osteopontin ud til at fungere som et "stillads", der styrer strukturen og densiteten af mineraler i skallen, især calcium. I et udviklet æg er mineraler i det ydre lag af skallen tætpakket og rig med osteopontin. Men indre æglag har en anden nanostruktur, som har mindre osteopontin og lavere massefylde af mineralemballering.
I æg, der ikke blev inkuberet, ændrede nanostrukturen sig ikke. Men i de befrugtede og inkuberede æg syntes strukturen af det indre æg at ændre sig over tid. Calcium blev overført til kyllingerne, og indersiden af skallen blev svagere, hvilket gjorde det lettere for kritikeren at revne igennem. Den indvendige skal blev også kortere, som forskerne mener giver mere overfladeareal til kemiske reaktioner, der frigiver kalk til kyllingerne.
”Alle synes æggeskaller er skrøbelige - [når] vi er forsigtige, vi” går på æggeskaller ”- men faktisk for deres tyndhed er de ekstremt stærke, hårdere end nogle metaller, ” fortæller medforfatter Marc McKee af McGill til Davis. "Vi forstår virkelig nu i den næsten molekylære skala, hvordan et æggeskal samles og hvordan det opløses."
Som Hamers rapporterer, forstyrrer osteopontinet sandsynligvis den ordnede dannelse af calciumkrystaller i skallen, hvilket skaber en stærkere skal. Ved nanoskalaen forhindrer introduktionen af proteinet dannelsen af en glat, ensartet krystalstruktur. I stedet får strukturen til at være mere uberegnelig, hvilket styrker den ydre skal. Det er grunden til, at en revne i et æg danner et zig-zag-mønster i stedet for at bryde åbent - bruden skal finde svage pletter på vej gennem den krypterede krystalstruktur.
For at teste deres fund rapporterer Davis, at teamet oprettede deres eget æggeskalerstatning i laboratoriet, med og uden osteopontin. "Hvis du ikke lægger proteinet i reagensglasset, får du en stor kæmpe kalsitkalciumkalkat, som du ville finde på et museum, " fortæller McKee til Davis. "Hvis du kaster proteinet ned, sænker det processen, det bliver indlejret i denne krystal, og det genererer en meget lignende nanostrukturegenskab i disse syntetiske krystaller, og de har øget hårdhed."
At kende ægets nanoskala-struktur kan føre til nye typer materialer, siger Lara Estroff, en Cornell-ingeniør, der ikke var involveret i undersøgelsen, rapporterer Hamers. Forskerne mener, at det endda kunne forbedre fødevaresikkerheden for æg. Cirka 10 til 20 procent af kyllingæg knækker i transport ifølge pressemeddelelsen, hvilket kan føre til salmonellaforurening. At forstå, hvorfor nogle æg er stærkere end andre, kan hjælpe med at avle kyllinger med hårdere æg.
