Krewetka boksująca inspiracją dla naukowców

Jest nie­po­zorna, ale bardzo nie­bez­pieczna. Dys­po­nuje taką siłą, że ze jednym ciosem po­trafi rozbić muszle, pan­cerze krabów a nawet akwa­rium. Le­piej nie trzymać jej z in­nymi zwie­rzę­tami mor­skimi, bo zrobi w akwa­rium jatkę, a i nie­ostroż­nemu ho­dowcy może złamać, a nawet ob­ciąć palec.

To rawka błazen (Odon­to­dac­tylus scyl­larus) z rzędu usto­nogów, po­tocznie – ale mylnie – zwana kre­wetką bok­su­jącą. Zwie­rzątko, które skrywa ta­jem­nicę naj­wy­trzy­mal­szego ma­te­riału na świecie.

Rawka błazen żyje w cie­płych wo­dach Oceanu In­dyj­skiego i Pa­cy­fiku, osiąga do 20 cm dłu­gości, do­żywa nawet 20 lat i przy­po­mina dużą kre­wetkę. Praw­do­po­dobnie jest zwie­rzę­ciem, które ma naj­bar­dziej roz­wi­nięte oczy na Ziemi. Po­ru­szają się one nie­za­leżnie i mają pełen pa­no­ra­miczny 360-​stopniowy za­kres wi­dzenia. Czło­wiek po­strzega światło tylko trzech barw – czer­wonej, nie­bie­skiej i zie­lonej. Morski błazen widzi aż osiem ko­lorów, między in­nymi w ul­tra­fio­lecie i praw­do­po­dobnie w pod­czer­wieni, a na do­datek roz­różnia także po­la­ry­zację światła (po­dobnie jak pszczoły).

Na­ukowcy z Uni­wer­sy­tetu Sta­no­wego Pen­syl­wanii oraz Uni­wer­sy­tetu Tech­no­lo­gicz­nego w Tajpej od kilku lat sta­rają się skon­stru­ować pa­mięci ho­lo­gra­ficzne i udo­sko­nalić płyty DVD, żeby współ­pra­co­wały z sze­rokim spek­trum światła w po­dobny sposób jak oczy tego stwora.

Długie od­nóża rawki za­koń­czone są zgru­bie­niami w kształcie dak­tyli, za po­mocą któ­rych za­sy­puje prze­ciw­nika gradem ciosów (stąd nazwa bok­su­jąca). Od­nóża te noszą nazwę młotów. Rawka po­trafi nimi zadać ciosy z nie­sa­mo­witą pręd­ko­ścią – nawet do 100 km/​godz (naj­szyb­ciej w świecie zwie­rząt), a także z po­tężną siłą. Z ła­two­ścią roz­łu­puje wszelkie sko­ru­piaki i za­bija nawet duże ryby. Na­ukowców za­in­try­go­wało to, że ten sko­ru­piak po­trafi zadać nie­zwykle silne ciosy, które kruszą jedne z naj­moc­niej­szych ba­rier w oży­wionej przy­ro­dzie – muszle małży, pan­cerze krabów, czaszki ryb, a jed­no­cze­śnie wy­chodzi z tego bez szwanku, sam nie ro­biąc sobie krzywdy. Skąd się bierze wy­trzy­ma­łość jego „bok­ser­skich rękawic” ?

Nie do­rów­nują im naj­lepsze syn­te­tyczne kom­po­zy­towe ma­te­riały, jakie wy­my­ślił czło­wiek! Liczny ze­spół ba­daczy z wy­działów in­ży­nie­ryj­nych Ha­rvardu, Uni­wer­sy­tetu Ka­li­fornii i Po­li­tech­niki Na­nyang w Sin­ga­purze po­sta­nowił za­głębić się w bu­dowę od­nóży rawki, aby od­kryć ta­jem­nicę ich wy­trzy­ma­łości. Prze­świe­tlono je więc za po­mocą wszel­kich do­stęp­nych współ­cze­snej nauce przy­rządów. Oka­zało się, że od­nóża rawki zbu­do­wane są z trzech warstw. Pierwsza, o gru­bości od 50 do 70 mi­kro­me­trów, jest mocno utwar­dzona. Składa się z hy­drok­sy­apa­tytu, mi­ne­rału zbu­do­wa­nego ze skry­sta­li­zo­wa­nych soli fos­fo­ranu wapnia. Taki sam ma­te­riał tworzy pie­kielnie twarde szkliwo ludz­kich zębów, ale w mor­skim świecie rzadko jest sto­so­wany. Szkie­lety ryb i sko­ru­piaków są zbu­do­wane ra­czej z wę­glanu wapnia. To jeden z czyn­ników prze­wagi rawki. Ale to nie wszystko.

Hy­drok­sy­apatyt – ma­jący po­stać dłu­gich krysz­tałów – sta­nowi je­dynie rusz­to­wanie. Otacza je ela­styczne wy­peł­nienie z chi­to­zanu. To po­chodna chi­tyny, na­tu­ralny po­limer o dłu­gich nit­ko­wa­tych czą­stecz­kach, który ostatnio robi wielką ka­rierę w me­dy­cynie i ko­sme­tyce. Gdyby war­stwa ude­rze­niowa była zbu­do­wana tylko z hy­drok­sy­apa­tytu, to by­łaby twarda, ale krucha. Ela­styczne oto­czenie z chi­tozan prze­ciw­działa pęk­nię­ciom. Pod tą wzmoc­nioną tarczą znaj­duje się jeszcze miękka po­duszka, także z chi­to­zanu. Ma ona za za­danie przejąć i za­mor­ty­zować ude­rzenia. Długie włókna chi­to­zanu są usta­wione w wielkim po­rządku. Leżą jedno obok dru­giego, jak pnie w kon­strukcji tratwy. Z kolei „tratwy” spo­czy­wają jedna na dru­giej, ale każda jest lekko skrę­cona wobec są­siadów z góry i dołu. Tak że co 75 mi­kro­me­trów włókna skrę­cają o 180 stopni. Dzięki temu ewen­tu­alne pęk­nięcie czy skru­szenie nie może przebić się w głąb ma­te­riału, lecz skręca w ślad za włók­nami i ulega szyb­kiemu „wygaszeniu”.

Gra­nica między sztywną i miękką war­stwą – do­wodzą ba­dacze w „Science” – to ro­dzaj zwier­ciadła, które od­bija energię ude­rzenia. Ma­te­riał sprę­ży­nuje, ugina się i od­daje cios. Stąd nie­zwykła siła rawki. Bu­dowa za­koń­czeń młotów rawki może w przy­szłości po­służyć za wzo­rzec do kon­strukcji lek­kich i bardzo wy­trzy­ma­łych ubiorów ochron­nych – ka­mi­zelek ku­lo­od­por­nych, ubrań ochron­nych, ka­sków czy po­li­cyj­nych tarcz.

Powiązane materiały:

• Brak powiązanych materiałów