Venuksen kukkakori (Euplectella aspergillum) on merieläin, joka elää ankkuroituneena syvälle merenpohjaan Filippiinien lähellä. Nämä pikemminkin hennoilta veistoksilta kuin eläimiltä näyttävät, putkenmuotoiset merisienet ovat tyypillisesti 10-30 cm korkeita ja suodattavat merivedestä pieniä ravintohiukkasia, kun se virtaa niiden kehon läpi. Niiden sylinterimäinen luuranko, joka tunnetaan myös lasisieninä, on valmistettu piidioksidista, joka on lasin pääkomponentti. Lasi on tavallisesti haurasta ja haurasta materiaalia, mutta Venuksen kukkakorin luuranko on koostumuksensa ja järjestäytymisensä ansiosta sitkeä ja vakaa. Luurangossa on ainakin kuusi organisaatiotasoa, jotka vaihtelevat nanometreistä senttimetreihin.
Sienen lasinen luuranko koostuu piikkeistä, putkirakenteista, jotka koostuvat konsentrisista kerroksista amorfista hydratoitunutta piidioksidia, jotka on erotettu toisistaan ohuilla orgaanisilla kerroksilla, ikään kuin pariisilaisessa leivonnaisessa, jossa on vain häivähdys makeaa kermaa hilseilevien kuorien välissä. Nämä ohuet orgaaniset kerrokset antavat kuitenkin piikkeihin huomattavan sitkeyden. Edes symbioottinen katkarapupari, joka elää elämänsä loukussa Venuksen kudotun lasikorin sisällä, ei pääse irti. Toisin kuin biomineralisaatio muissa eliöissä, kuten abaloneissa, mineraaliosuudella ei näytä olevan säännöllistä kiteistä mallia. Kokeet viittaavat siihen, että piidioksidikerrokset koostuvat halkaisijaltaan noin 50-200 nm:n kolloidisista piidioksidipalloista, jotka puolestaan koostuvat pienemmistä, halkaisijaltaan noin 2,8 nanometrin kokoisista palloista. Vertailun vuoksi mainittakoon, että rannan pienimmät hiekanjyvät (myös yleensä piidioksidia) ovat halkaisijaltaan noin 60 nm.
Jokainen hiukkanen koostuu vuorotellen epäorgaanisen piidioksidin ja orgaanisten yhdisteiden kerroksista, jotka kaikki ympäröivät keskeistä proteiinifilamenttia. Epäorgaaniset kerrokset koostuvat hydratoiduista piidioksidin nanohiukkasista ja ovat suhteellisen jäykkiä. Orgaaniset kerrokset sen sijaan näyttävät olevan heikompia ja pystyvät imemään energiaa. Tämä vuorottelevien jäykkien ja heikkojen kerrosten lamellimainen järjestäytyminen voi estää piikkien pinnalla olevia halkeamia leviämästä syvälle ytimeen.
Korkeammalla järjestäytymistasolla piikit ovat järjestäytyneet neliönmuotoiseen ristikkoon, joka on rullattu putkeksi. Tämä on lasisienen päämuoto. Kaksi erillistä mutta päällekkäistä ristikkoa muodostavat päärungon, ja koska nämä ristikot voivat vielä liikkua toisiinsa nähden, luuranko voi olla joustava kasvaessaan. Ristikon neliöt on vahvistettu pystysuoraan, vaakasuoraan ja diagonaalisesti kulkevilla tukijaloilla. Nämä tukijalat koostuvat piikkien nipuista, ja ne tukevat ristikkoa edelleen taivutus-, liuku- ja vääntymisvoimia vastaan. Putkenmuotoisen rakenteen pinnalle muodostuu spiculeista tehtyjä kierteisiä harjanteita, jotka kiertyvät vastakkaisiin suuntiin. Nämä harjanteet auttavat luurankoa myös vastustamaan puristumis- ja vääntymisvoimia.
Sylinterin yläosassa oleva korkki estää sitä luhistumasta, kun taas joustava ankkurisäikeiden nippu pitää koko luurangon kiinnittyneenä merenpohjaan ja kykenee kestämään sivulta tulevia voimia. Lopuksi silikamatriisi, johon on upotettu pieniä piikkejä, sementoi koko rakenteen yhteen ja lisää lujuutta entisestään.
Venuksen kukkakorin luurangon jokainen hierarkkinen organisaatiotaso vaikuttaa osaltaan sen yleiseen mekaaniseen suorituskykyyn. Tuloksena on monimutkainen rakenne, joka on sitkeä ja vakaa, vaikka sen tärkein ainesosa on luonnostaan hauras materiaali.
Jos haluat oppia lisää hierarkkisista rakenteista erilaisissa elävissä systeemeissä, tutustu tapaustutkimukseen ”Little Things Multiply Up: Hierarchical Structures” Zygote Quarterly -lehdessä, joka on ilmestynyt numerossa Zygote Quarterly 9:
Muokkaa Yhteenveto