Neviditelné zuby dravce. Pestrosvítivec může pomoci při výrobě nových materiálů

- Příroda autor: Jan Toman

Pestrosvítivec jiskřící. Při vymýšlení českého názvu této hlubomořské ryby se museli taxonomové opravdu bavit. Nejen, že pohádkově znějící zástupce velkoústých připomíná spíše černého úhoře, ale ani s tím jiskřením to není zvlášť žhavé. Na druhou stranu se může tento predátor chlubit nekonečnou trpělivostí, svítící návnadou a obří tlamou plnou ostrých zubů. Spíš než do pohádky by pestrosvítivec zapadl do hororu, nebo alespoň noční můry. Přesto nám možná tento hlubomořský zabiják v příštích letech pomůže s vývojem nových materiálů. Jeho zuby totiž spojují hned několik fascinujících vlastností – tvrdost, ostrost, malou odrazivost a takřka úplnou průhlednost.

Pestrosvítivec. Ilustrační snímek

Pestrosvítivec. Ilustrační snímek,zdroj: Profimedia.cz

Zuby většiny obratlovců sestávají ze dvou vrstev – tvrdé, převážně minerální, skloviny a zuboviny minerály s bílkovinami. Tento vzorec se opakuje i u tak vzdálených skupin, jako jsou žraloci a lidé. Konkrétní druhy ale samozřejmě mohou tvořit různé výjimky a specializace. Jednou z nejpodivnějších zubních modifikací jsou v tomto ohledu ostré, často takřka neviditelné, jehlovité zuby hlubokomořských ryb.

Vzhledem k tomu, že na dně moře žije jen málo potenciální kořisti, musí být hlubokomořští predátoři trpěliví, důslední a nesmírně efektivní. Zpravidla loví ze zálohy. Často mají obrovské tlamy, které jim umožňují jedním sklapnutím polapit kořist dosahující až poloviny velikosti jich samých. Kromě toho, že mohou mít překvapivě rozvinutý zrak, často spoléhají na nejrůznější lsti.

Rozšířeným trikem je dlouhá "udice" s blikajícím útvarem na konci. Tuto vábničku si ostatní hlubokomořští obyvatelé mohou lehce splést s vlastní drobnou kořistí a nevědomky tak nekráčet predátorům až do tlamy. Jak ale zdůrazňuje americko-německý mezioborový tým ve vědeckém časopisu Matter, zdaleka nejvýjimečnějším přizpůsobením hlubokomořských dravých ryb mohou být jejich zuby.

Neviditelné zuby jako šavle

Badatelé se zaměřili na zuby pestrosvítivce jiskřícího. Vzhledem k tomu, že pestrosvítivci nemají nijak zvlášť silné čelistní svaly, musí při lovu spoléhat právě na ně. Už první analýza zaměřená na průhlednost a odrazivost zubů ukázala, jak jsou výjimečné. V modrých vlnových délkách propouští zhruba 38 procent světla, v červených ovšem až 73 procent. Celé "kouzlo" přitom funguje takto výrazně jen pod vodou. Na vzduchu sice jejich zuby vypadají jako ze skla, stále si jich ale všimneme. Pod vodou, a zejména ve velkých hloubkách, kde klesá viditelný kontrast, se stávají prakticky neviditelnými.

Konkrétní měření už dříve ukázala, že materiály propouštějící více než polovinu světelných paprsků jsou v hloubkách pod 650 metrů takřka neviditelné. To vše by ale bylo k ničemu, kdyby průhledné zuby házely záblesky. Příslušné analýzy nicméně ukázaly, že pestrosvítivčí zuby mají také velice nízkou odrazivost. Zuby pestrosvítivců tak ideálně tak doplňují jejich tmavá těla a zajišťují svým nositelům takřka dokonalé maskování.

Mikroskopický průzkum zubů dále ukázal, že mají pečlivě tvarovaný povrch. Zatímco konvexní strany zubů připomínají ostré hladké šavle, konkávní strany na sobě mají malé zoubky a drážky. Tyto nerovnoměrnosti pomáhají se znehybněním kořisti. Některé zuby v sobě mají dokonce příčné dírky. Nelze vyloučit, že podobné uspořádání zvyšuje jejich pružnost. Zatím to ale nemůžeme tvrdit s jistotou.

Z hlediska ostrosti se zuby pestrosvítivců blíží nejlepším lidmi vytvořeným čepelím. Posuďte sami. Nejmenší lidské hroty dosahují velikosti zhruba 1 mikrometru, zatímco zuby pestrosvítivců přibližně 2,5 mikrometru. Hravě tak strčí do kapsy třeba piraně, jejichž zuby se v tomto ohledu pohybují okolo 14 mikrometrů. Z hlediska tvrdosti zubů se pestrosvítivci blíží piraňám a žralokům. Vysokou tvrdost ovšem zároveň vyvažuje malá pružnost. Zejména svrchní sklovina byla u řady zubů pouze vlivem jejich přirozeného ohýbání popraskaná.

Potenciál pro výrobu nových materiálů

Všechny tyto vlastnosti značí, že se zuby pestrosvítivců musí od ostatních obratlovců lišit buď z chemického hlediska, nebo svým vnitřním uspořádáním. Podle fluorescenční analýzy je pravdě blíže spíše druhá možnost. Anorganickou složku zubů totiž tvoří, podobně jako u nás, fosforečnan vápenatý ve formě hydroxyapatitu, zatímco organickou bílkovina kolagen.

Celkově jsou zuby pestrosvítivců výrazně mineralizované. Hodnoty kolem 80 procent předčí většinu ostatních obratlovců. Výjimečné je však uspořádání krystalků v rámci amorfní hmoty. Nanokrystaly hydroxyapatitu ve sklovině tvoří koncentrické kruhy, zatímco v zubovině propletené tyčinky. Pestrosvítivcům také zcela chybí zubovinové kanálky. Díky tomu jsou zuby tvrdé a čiré, nikoli pružné a matné. Další unikátní optické a mechanické vlastnosti jsou přímým důsledkem tohoto uspořádání.

Znalosti o mikroskopickém uspořádání pestrosvítivčích zubů se mohou zdát samoúčelné. V budoucnu nám ale zcela jistě pomohou s tvorbou nových materiálů. Potenciálně užitečná může být například kombinace velké tvrdosti s průhledností. Všechno ostatní ale trumfnou znalosti o tom, jak uspořádání krystalů mění průhlednost materiálu. Objevy související s optickými vlastnostmi směsí organických a anorganických materiálů mohou ovlivnit nejrůznější obory od optiky, přes elektrotechniku až po stavebnictví.

Zdroj: Velasco-Hogan A, Deheyn DD, Koch M, Nothdurft B, Arzt E & Meyers MA (2019): On the Nature of the Transparent Teeth of the Deep-Sea Dragonfish, Aristostomias scintillans. Matter (online).

Tagy: ryby zvířata a příroda věda a poznání moře a oceány