A Vénusz virágkosara (Euplectella aspergillum) egy tengeri állat, amely a Fülöp-szigetek közelében, a mély óceánfenékre horgonyozva él. Ezek a cső alakú, inkább finom szobrokra, mint állatokra hasonlító tengeri szivacsok általában 10-30 cm magasak, és apró táplálékrészecskéket szűrnek ki a tengervízből, miközben az átfolyik a testükön. Az üvegszivacsok néven is ismert hengeres vázuk szilícium-dioxidból, az üveg fő alkotórészéből áll. Míg az üveg általában törékeny és törékeny anyag, a Vénusz virágkosár csontváza összetételének és szerveződésének köszönhetően szívós és stabil. A csontváznak legalább hat szerveződési szintje van, amelyek a nanométerektől a centiméterekig terjednek.
A szivacs üvegváza spiculákból, az amorf hidratált szilícium-dioxid koncentrikus rétegeiből álló, vékony szerves rétegekkel elválasztott csöves szerkezetekből áll, mint egy párizsi sütemény, amelynek pelyhes kérge között csak egy csipetnyi édes krém van. Ezek a vékony szerves rétegek azonban nagymértékben hozzájárulnak ahhoz, hogy a tüskék jelentős szívósságot kapjanak. Még az a pár szimbiózisban élő garnélarák sem tud kitörni, amely a Vénuszok fonott üvegkosarában csapdába esve éli életét. Ellentétben más élőlények, például az abalone biomineralizációjával, az ásványi rész nem tűnik szabályos kristályos mintázatúnak. A kísérletek arra utalnak, hogy a szilícium-dioxid rétegek körülbelül 50-200 nm átmérőjű szilícium-dioxid kolloid gömbökből állnak, amelyek viszont kisebb, körülbelül 2,8 nanométer átmérőjű gömbökből épülnek fel. Összehasonlításképpen, a tengerparton található legkisebb homokszemcsék (szintén általában szilícium-dioxid) átmérője kb. 60 nm.
Minden szikla szervetlen szilícium-dioxid és szerves vegyületek váltakozó rétegeiből áll, amelyek mind egy központi fehérjeszál körül helyezkednek el. A szervetlen rétegek hidratált szilícium-dioxid nanorészecskékből állnak, és viszonylag merevek. A szerves rétegek azonban gyengébbnek tűnnek, és képesek energiát elnyelni. A merev és gyenge rétegek váltakozásából álló réteges szerveződés megakadályozhatja, hogy a tüskék felszínén keletkező repedések mélyen a magba terjedjenek.
A szerveződés magasabb szintjén a tüskék csővé feltekert négyzetrácsba rendeződnek. Ez az üvegszivacs fő alakja. Két különálló, de egymást átfedő rács alkotja a fő vázat, és mivel ezek a rácsok még mozoghatnak egymáshoz képest, a csontváz rugalmas lehet növekedés közben. A rács négyzeteit függőlegesen, vízszintesen és átlósan futó támaszok erősítik meg. Ezek a támaszok tüskék kötegeiből állnak, és tovább támogatják a rácsot a hajlító, csúszó és csavaró erőkkel szemben. A cső alakú szerkezet felszínén spirális gerincek alakulnak ki, és ellentétes irányban spirálisan körbe-körbe tekerednek. Ezek a gerincek szintén segítenek a csontváznak ellenállni a nyomó vagy csavaró erőknek.
A henger tetején lévő sapka megakadályozza az összeomlást, míg a horgonyszálkák rugalmas kötegei az egész csontvázat az óceánfenékhez rögzítik, és képesek ellenállni az oldalról érkező erőknek. Végül egy szilícium-dioxid-mátrix, amelybe apró tüskék vannak beágyazva, összetapasztja az egész szerkezetet, és tovább növeli a szilárdságot.
A Vénusz virágkosár csontvázának minden hierarchikus szerveződési szintje hozzájárul az általános mechanikai teljesítményéhez. Az eredmény egy összetett szerkezet, amely kemény és stabil annak ellenére, hogy fő alkotóeleme egy természetesen törékeny anyag.
Ha többet szeretne megtudni a hierarchikus struktúrákról a különböző élő rendszerekben, olvassa el a “Little Things Multiply Up: Hierarchical Structures” című esettanulmányt a Zygote Quarterly 9:
Összefoglaló szerk.