Hagfish er langt fra kosede. De lyserøde ållignende væsener rækker med tandede pigge rundt om munden, så de kan grave sig ned i forfaldne dyr som orme i snavs. Men disse ulige kugler er utroligt succesrige, i stand til at bebo en række miljøer og har gjort det relativt uændret i mere end 300 millioner år. En af nøglerne til deres succes er en genial forsvarsmekanisme: slim.
Når de bliver angrebet af rovdyr, aktiverer disse vrede critters deres slimkirtler og tilstopper deres fjenders gæller med gelatinøs glop - en svær pepperspray af slags, der lader dem undslippe uskaddede. Få havdyr er udstyret til at udfordre dette slimede forsvarssystem. Nu håber den amerikanske flåde at udnytte slimens magt og syntetisere en kunstig version for at holde deres dykkere i dybden.
Hvis du kan komme over "ick" -faktoren i hagfish-slime, har den marine gelatine mange ønskelige egenskaber. Gooen er lavet af mikroskopiske filamenter, og selvom de tynde tråde er tyndere end en blodcelle er bred, er de overraskende stærke. De er også ekstremt lange og strækker sig næsten seks inches. Men ejendommen, der har fascineret mange forskere - og fanget marinens videnskabers øje - er slimets udvidelseskapacitet. Når slemmen er blandet med vand, kan den vokse til næsten 10.000 gange dens oprindelige volumen, ifølge Ryan Kincer, en materialetekniker ved Naval Surface Warfare Center i Panama City.
Josh Kogot, Michelle Kincer og Ryan Kincer demonstrerer elasticiteten af slemmet, der udskilles fra en stillehavsfisk i et laboratorium. (US Navy-billede af Ron Newsome) Navy-forskerne hævder at have isoleret de gener, der koder for de ekspansive filamenter, der udgør slimet, som faktisk består af to separate proteiner, forklarer Josh Kogot, en forskningsbiokemiker, der arbejder med projektet. De indsatte disse gener i to portioner af E. coli- bakterier, hvilket gjorde det muligt for mikroberne at gøre arbejdet med at fremstille proteinerne. De regnede derefter med en måde at kombinere disse proteiner til at skabe slimfilamenterne. Forskerne var i stand til at bekræfte, at faux-slemtrådene faktisk lignede den rigtige aftale ved nøje at undersøge dem under et scannende elektronmikroskop.
Det er vigtigt at bemærke, at flåden dog ikke har offentliggjort noget af deres resultater. Og de kunne kun afsløre et begrænset antal detaljer om deres forskning på grund af "potentiel intellektuel ejendomsret og mulig teknologilicensaftale med en industriel partner, " skrev Katherine R. Mapp, en offentligt ansvarlig med Naval Surface Warfare Center, i en e-mail . De mener dog, at hvis de kan producere en slim-efterligning i vand, kunne det bruges som et beskyttelsesværn for flåddykkere.
Tanken ville være at bruge slimet, som hagfish gør, og anvende det i lyset af nærmer sig rovdyr. Nøglen, siger Kincer, ville være at holde komponenterne i den indeholdte slem væk fra vandet, indtil dykkeren har brug for at indsætte den. Måske kunne den bæres i en flaske med peberspray, eller måske kunne den på en eller anden måde indarbejdes i dykkerdragten. Men holdet ser mange andre muligheder for slim, såsom et bioalternativ til Kevlar, siger Kogot.
Kogot, en biokemiker, viser en prøve af syntetisk hagfish-slime, der er genskabt fra alfa- og gammaproteiner fra Pacific hagfish. (US Navy-billede af Ron Newsome) Så hvordan dannes slemmet egentlig? Forskere arbejder stadig på detaljerne. Men de har opdaget, at slemmen er lavet af en kombination af to hovedkomponenter, duoen af proteinfilamenter (hvad marinen søger at efterligne) og slim (det gelatinøse stof, der giver snørr og spyt sin glatte konsistens). I hagfisken er filamenterne indeholdt i tynde cellemembraner, der afvikles "som en uldkugle", siger Lukas Böni, forsker ved ETH Zurich, der studerer slimet for sine potentielle anvendelser i fødevareindustrien som et alternativ til kommercielle gelatiner, der ikke kræver ikke opvarmning. De små fibrøse bundter ligger sammen med pakker med slim i de omkring 150 slimporer, der trækker ned langs begge sider af hagfiskens krop.
Når hagfisken føles truet, sammentrækkes den disse porer og frigiver kuglerne med slimfiber og slimbobler. Når de rammer vandet, sprænger membranerne, og de tæt viklede filamenter ekspanderer.
”Og det er her vores forståelse slutter, ” siger Douglas Fudge, forsker ved Chapman University i Californien, der afslørede de overraskende egenskaber ved biofibre, mens han forskede for sin ph.d. På en eller anden måde flettes fibrene sammen med slimet og danner et slimet undervandsnetværk, der for det meste består af vand. Fibrene ser ud til at "danne et edderkopweb under vand, " siger Böni, der ikke er involveret i marinens arbejde.
Kincer strækker sig slim fra en stillehavsskaldyr i et net. (US Navy-billede af Ron Newsome) Fudge, der heller ikke er involveret i marinens arbejde, og hans team, løber stadig sammen med, hvordan udvidelsen rent faktisk sker. At finde ud af denne endelige mikseproces ville være en stor hindring for faktisk at bruge slimet som forsvar. Et andet potentielt spørgsmål ville være bevarelse. Böni og hans team stabiliserer hagfish-sussen, inden den blandes med vand ved hjælp af olie eller en citratbuffer, men selv da er komponenterne kun gode i dage eller måske uger.
Navy-forskerne er langt fra de første til at udnytte egenskaberne ved dette usædvanlige stof. I 2015 syntetiserede en gruppe i Singapore proteinfilamenterne ved hjælp af, hvad der ser ud til at være en lignende metode, hvor genene for proteinet blev indsat i E. coli- bakterier. Fudges forskergruppe er også interesseret i at efterligne slimet, men snarere end bare at oprette filamenterne, ønsker han at genskabe goo i sin helhed for bedre at forstå, hvordan den dannes.
”Vi er virkelig fokuseret på dette spørgsmål om udrulning - hvordan det går fra koncentrerede ting i kirtlerne til dets ekspansion i havvand, ” siger Fudge.
Selvom der stadig er mange forhindringer for at syntetisk fremstille slimet i store mængder, ser mange dette tyktflydende stof som fremtidens øko-materiale med potentielle anvendelser i beklædning, hajafvisere og mad.
Så styr den gagrefleks.
”Jeg spiste det en gang, ” siger Böni. "Det smager som havvand."
