Cosul de flori al lui Venus (Euplectella aspergillum) este un animal marin care trăiește ancorat pe fundul adânc al oceanului, în apropiere de Filipine. Arătând mai degrabă ca niște sculpturi delicate decât ca niște animale, acești bureți de mare în formă de tuburi au de obicei o înălțime de 10-30 cm și filtrează mici particule de hrană din apa de mare în timp ce aceasta curge prin corpul lor. Cunoscuți și sub numele de bureți de sticlă, scheletele lor cilindrice sunt alcătuite din silice, principala componentă a sticlei. În timp ce sticla este, în mod normal, un material casant și fragil, scheletul coșulețului de floare de Venus este rezistent și stabil datorită compoziției sale și modului în care este organizat. Există cel puțin șase niveluri de organizare în schelet, care se întind de la nanometri până la centimetri.
Scheletul de sticlă al buretelui este alcătuit din spicule, structuri tubulare de straturi concentrice de siliciu hidratat amorf separate de straturi organice subțiri, precum o patiserie pariziană cu doar un strop de cremă dulce între cruste fulgurante. Dar aceste straturi organice subțiri contribuie în mare măsură la conferirea unei rezistențe considerabile spiculelor. Chiar și perechea de creveți simbiotici care își trăiesc viața prinși în coșul de sticlă împletită al fiecărei Venus nu pot evada. Spre deosebire de biomineralizarea la alte organisme, cum ar fi abalone, porțiunea minerală nu pare să aibă un model cristalin regulat. Experimentele sugerează că straturile de siliciu sunt alcătuite din sfere coloidale de siliciu cu diametrul de aproximativ 50 până la 200 nm, care la rândul lor sunt alcătuite din sfere mai mici cu diametrul de aproximativ 2,8 nanometri. Prin comparație, cele mai mici grăunțe de nisip de pe o plajă (de asemenea, de obicei silice) au un diametru de aproximativ 60 nm.
Care spiculeț este format din straturi alternante de silice anorganică și compuși organici, toate în jurul unui filament central de proteine. Straturile anorganice sunt realizate din nanoparticule de silice hidratată și sunt relativ rigide. Cu toate acestea, straturile organice par a fi mai slabe și capabile să absoarbă energie. Această organizare stratificată a alternanței straturilor rigide și slabe poate împiedica fisurile de la suprafața unei spicule să se răspândească în profunzimea nucleului.
La un nivel mai înalt de organizare, spiculele sunt dispuse într-o rețea pătrată rulată în formă de tub. Aceasta este forma principală a buretelui de sticlă. Două zăbrele separate, dar suprapuse, alcătuiesc cadrul principal și, deoarece aceste zăbrele se pot încă mișca una în raport cu cealaltă, scheletul poate fi flexibil în timp ce crește. Pătratele zăbrelelor sunt întărite de lonjeroane care se întind pe verticală, orizontală și diagonală. Acești montanți sunt făcuți din mănunchiuri de spiculețe și susțin în continuare rețelele împotriva forțelor de îndoire, alunecare și răsucire. Pe suprafața structurii tubulare se formează crestături elicoidale din spiculețe care se rotesc în spirală în direcții opuse. Aceste creste ajută, de asemenea, scheletul să reziste la forțele de strivire sau răsucire.
Un capac în partea superioară a cilindrului îl împiedică să se prăbușească, în timp ce un pachet flexibil de spiculețe de ancorare menține întregul schelet atașat de fundul oceanului și capabil să reziste la forțele care vin din lateral. În cele din urmă, o matrice de siliciu cu mici spiculețe încorporate peste tot cimentează întreaga structură și crește și mai mult rezistența.
Care nivel ierarhic de organizare din scheletul coșului de flori al lui Venus contribuie la performanța sa mecanică generală. Rezultatul este o structură complexă care este rezistentă și stabilă, chiar dacă ingredientul său principal este un material fragil din punct de vedere natural.
Pentru a afla mai multe despre structurile ierarhice în diverse sisteme vii, consultați studiul de caz, „Little Things Multiply Up: Hierarchical Structures” în Zygote Quarterly 9:
Edit Summary