Venus’ blomsterkurv (Euplectella aspergillum) er et havdyr, der lever forankret på den dybe havbund nær Filippinerne. Disse rørformede havsvampe, der mere ligner delikate skulpturer end dyr, er typisk 10-30 cm høje og filtrerer små madpartikler fra havvandet, når det strømmer gennem deres kroppe. De er også kendt som glassvampe, da deres cylindriske skeletter er lavet af silica, som er hovedbestanddelen af glas. Mens glas normalt er et skørt og skrøbeligt materiale, er Venusblomsterkurvens skelet sejt og stabilt på grund af dets sammensætning og den måde, det er organiseret på. Der er mindst seks organisationsniveauer i skelettet, der spænder fra nanometer til centimeter i størrelse.
Svampens glasskelet består af spicules, rørstrukturer af koncentriske lag af amorft hydreret silica, der er adskilt af tynde organiske lag, ligesom et parisisk wienerbrød med blot et drys af sød fløde mellem de flageagtige skorper. Men disse tynde organiske lag er i høj grad med til at give spikulerne en betydelig sejhed. Selv det par symbiotiske rejer, der lever deres liv fanget i Venus’ glaskurv, kan ikke bryde ud. I modsætning til biomineralisering i andre organismer som f.eks. abalone synes den mineralske del ikke at have et regelmæssigt krystallinsk mønster. Eksperimenter tyder på, at silica-lagene består af kolloidale kugler af silica på omkring 50 til 200 nm i diameter, som igen består af mindre kugler på omkring 2,8 nanometer i diameter. Til sammenligning er de mindste sandkorn på en strand (som også normalt er silica) ca. 60 nm i diameter.
Den enkelte spicule består af skiftende lag af uorganisk silica og organiske forbindelser, alle omkring en central proteinfilament. De uorganiske lag er fremstillet af hydrerede silica-nanopartikler og er relativt stive. De organiske lag synes derimod at være svagere og i stand til at absorbere energi. Denne laminerede organisation af skiftevis stive og svage lag kan forhindre, at revner på overfladen af en spicule spreder sig dybt ind i kernen.
På et højere organisationsniveau er spicules arrangeret i et kvadratisk gitter, der er rullet sammen til et rør. Dette er hovedformen af glassvampen. To separate, men overlappende gitter udgør hovedstellet, og fordi disse gitter stadig kan bevæge sig i forhold til hinanden, kan skelettet være fleksibelt, mens det vokser. Firkanterne i gitteret er forstærket af stivere, der løber lodret, vandret og diagonalt. Disse stivere er lavet af bundter af spicules og støtter yderligere gitteret mod bøjnings-, glidnings- og vridningskræfter. På overfladen af den rørformede struktur dannes spiralformede ribber af spikuler, som spiralformet går i modsatte retninger. Disse ribber hjælper også skelettet med at modstå knusnings- og vridningskræfter.
En hætte øverst på cylinderen forhindrer den i at kollapse, mens et fleksibelt bundt af ankerspikuler holder hele skelettet fastgjort til havbunden og kan modstå kræfter, der kommer fra siden. Endelig cementerer en silica-matrix med små spicules indlejret overalt hele strukturen sammen og øger styrken yderligere.
Hvert hierarkisk organisationsniveau i Venus’ blomsterkurvs skelet bidrager til dens samlede mekaniske ydeevne. Resultatet er en kompleks struktur, der er hårdfør og stabil, selv om dens hovedbestanddel er et naturligt skrøbeligt materiale.
For at lære mere om hierarkiske strukturer i forskellige levende systemer kan du læse casestudiet “Little Things Multiply Up: Hierarchical Structures” i Zygote Quarterly 9:
Rediger resumé