Venušin květinový koš (Euplectella aspergillum) je mořský živočich, který žije ukotvený na dně hlubokého oceánu poblíž Filipín. Tyto mořské houby ve tvaru trubice, které vypadají spíše jako jemné sochy než jako živočichové, jsou obvykle 10-30 cm vysoké a filtrují drobné částečky potravy z mořské vody, která protéká jejich tělem. Jejich válcovité kostry, známé také jako skleněné houby, jsou vyrobeny z oxidu křemičitého, který je hlavní složkou skla. Zatímco sklo je za normálních okolností křehký a lámavý materiál, kostra Venušina květinového koše je díky svému složení a způsobu uspořádání pevná a stabilní. V kostře je nejméně šest úrovní uspořádání, které se pohybují od velikosti nanometrů až po centimetry.
Skleněná kostra houby je tvořena spikulemi, trubicovitými strukturami soustředných vrstev amorfního hydratovaného oxidu křemičitého oddělených tenkými organickými vrstvami, podobně jako pařížské pečivo s pouhým škádlením sladké smetany mezi vločkovými kůrkami. Tyto tenké organické vrstvy však mají velký vliv na značnou houževnatost spikulí. Dokonce ani dvojice symbiotických krevetek, které žijí svůj život uvězněné v pleteném skleněném košíku Venuše, se nemůže dostat ven. Na rozdíl od biomineralizace u jiných organismů, jako je například abalone, se zdá, že minerální část nemá pravidelný krystalický vzor. Experimenty naznačují, že vrstvy oxidu křemičitého jsou tvořeny koloidními kuličkami oxidu křemičitého o průměru asi 50 až 200 nm, které jsou zase tvořeny menšími kuličkami o průměru asi 2,8 nanometru. Pro srovnání, nejmenší zrnka písku na pláži (také obvykle oxidu křemičitého) mají průměr asi 60 nm.
Každá kulička se skládá ze střídajících se vrstev anorganického oxidu křemičitého a organických sloučenin, to vše kolem centrálního proteinového vlákna. Anorganické vrstvy jsou tvořeny hydratovanými nanočásticemi oxidu křemičitého a jsou poměrně tuhé. Organické vrstvy se však zdají být slabší a schopné absorbovat energii. Toto vrstevnaté uspořádání střídajících se tuhých a slabých vrstev může zabránit tomu, aby se trhliny na povrchu spikuly šířily hluboko do jádra.
Na vyšší úrovni uspořádání jsou spikuly uspořádány do čtvercové mřížky svinuté do trubice. To je hlavní tvar skleněné houby. Dvě oddělené, ale překrývající se mřížky tvoří hlavní kostru, a protože se tyto mřížky mohou vůči sobě stále pohybovat, může být kostra během růstu pružná. Čtverce mříže jsou vyztuženy vzpěrami, které probíhají vertikálně, horizontálně a diagonálně. Tyto vzpěry jsou tvořeny svazky hrotů a dále podpírají mřížky proti ohybovým, posuvným a kroutícím silám. Na povrchu trubicovité struktury se vytvářejí šroubovité hřebeny ze spikulí, které se spirálovitě stáčejí v opačných směrech. Tyto hřebeny také pomáhají kostře odolávat tlakovým nebo kroutícím silám.
Čepička na vrcholu válce zabraňuje jeho zhroucení, zatímco pružný svazek kotevních spikul udržuje celou kostru připevněnou ke dnu oceánu a schopnou odolávat silám přicházejícím ze strany. A konečně křemíková matrice s drobnými spikulemi usazenými v celé struktuře tmelí celou strukturu dohromady a dále zvyšuje její pevnost.
Každá hierarchická úroveň uspořádání kostry Venušina květinového koše přispívá k její celkové mechanické výkonnosti. Výsledkem je složitá struktura, která je pevná a stabilní, přestože její hlavní složkou je přirozeně křehký materiál.
Chcete-li se dozvědět více o hierarchických strukturách v různých živých systémech, přečtěte si případovou studii „Little Things Multiply Up: Hierarchical Structures“ v časopise Zygote Quarterly 9:
Edit Summary