Żelazny ślimak

Do niedawna sądzono, że jedynymi zwierzętami wykorzystującymi żelazo do tworzenia pancerzy byli średniowieczni rycerze. Odkrycie ślimaka Crysomallon squamiferum zmieniło ten pogląd, a jego zbroją od razu zainteresowali się inżynierowie i wojsko.

Crysomallon squamiferum Źródło: nieznany program BBC, screenshot

Crysomallon squamiferum
Źródło: nieznany program BBC, screenshot

Powszechnie znany jako Scaly-foot gastropod (ślimak z łuskowatą nogą), Crysomallon squamiferum został odkryty w 2001 roku (lub 1999 – źródła są niezdecydowane 😉 ). Zamieszkuje ściany kominów hydrotermalnych na polu Kaireri, na dnie Oceanu Indyjskiego. Aby zrozumieć, jak niezwykłe jest to zwierzę, trzeba poświęcić chwilę uwagi środowisku, w którym żyje.

Kominy hydrotermalne są wytworem sił geotermalnych, połączenia oddziaływań wody, minerałów i magmy. Woda przepływa przez głęboke szczeliny w dnie oceanicznym. Wzbogacona o minerały i ich związki jest rozgrzewana przez ciepło z wnętrza ziemi. Przez szczeliny w dnie, szerokości od kilku centymetrów do 1,5 metra, jest wyrzucana na powierzchnię. Ma wtedy temperaturę około 400°C. Nie zmienia się w parę z powodu wysokiego ciśnienia wytwarzanego przez masę kilku kilometrów wody. Natomiast woda wokół szczeliny ma zaledwie 2°C. Różnica temperatur powododuje wytrącanie się związków chemicznych, które akumulują się i tworzą ściany komina. Powstała struktura ma kilka metrów wysokości, ale znaleziono wysokie nawet na 60 m. Tryskająca ze szczytu kominów woda tworzy nieprzejrzyste pióropusze, wyglądające jak kłębiący się dym. Zależnie od minerałów zawartych w wodzie, są one czarne (Black Smokers) lub białe (White Smokers).

komin hydrotermalny - black smoker

komin hydrotermalny – black smoker

Całe systemy tych kominów występują na dnach oceanicznych w obszarach zwiększonej aktywności geologicznej. Życie w takim miejscu wydaje się być niemożliwe. Skrajne temperatury od 2°C do ponad 400°C, ciśnienie kilkaset razy większe niż na powierzchni, oraz całkowity brak światła – chociaż utrudniają życie, nie są głównym powodem. Woda na tych polach przesycona jest kwasami i związkami chemicznymi rozpuszczającymi ciała i zatruwającymi zwierzęta. Zatem szokiem było odkrycie z 1977 roku, kiedy to naukowcom ukazały się kominy rojące się różnorodnymi formami życia. Okazało się, że wokół nich powstają zupełnie niezależne ekosystemy, czerpiące energię do życia z chemosyntezy dokonywanej przez autotroficzne bakterie. Wytwarzają one związki organiczne, potrzebne do budowy ciała, wykorzystując energię zawartą w wiązaniach chemicznych molekuł wynoszonych przez wodę z kominów. W takim właśnie miescu odnaleziono niewielkiego (4 cm) żelaznego ślimaka, którego muszla zbudowana jest ze związków żelaza i siarki, a nie, jak jak w przypadku większości zwierząt, węgla i wapnia.

Crysomallon squamiferum - czyżby już trochę zardzewiały? Źródło: Dr. Anders Warén, Swedish Museum of Natural History, Stockholm, Sweden

Crysomallon squamiferum – czyżby już trochę zardzewiały?
Źródło: Dr. Anders Warén, Swedish Museum of Natural History, Stockholm, Sweden

Jego noga – ta reszta, poza muszlą, gębą i czułkami – pokryta jest długimi, efektownymi łuskami z siarczków żelaza, m.in. pirytu, znanego jako „złoto głupców”. Łuski mają właściwości magnetyczne – odkrywca ślimaka, dr Anders Waren, wspomina że jego szczypczyki ciągle ‚przyklejały się’ do łusek podczas badania. Ten pancerz chroni delikatne ciało przed kwasami, temperaturą i drapieżnikami – np. innymi, jadowitymi ślimakami, czy drapieżnymi krabami.
Prawdziwym majstersztykiem natury jest muszla – kompozytowa, trzywarstwowa zbroja, której budowa jest inspiracją dla współczesnych inżynierów. Pierwsza, cienka warstwa zawiera siarczki żelaza, których cząsteczki wbudowane są w organiczną nanosieć. Druga warstwa jest organiczna, gruba i gąbczasta. Trzecia warstwa przypomina budową klasyczne skorupy ślimaków, wytworzone ze związków węgla i wapnia. Taka muszla nie tylko chroni przed wysoką temperaturą i rozpuszczeniem przez kwasy – jest niezwykle wytrzymała, np. na próby zmiażdżenia przez kraby. Pod silnym naciskiem w pierwszej warstwie pojawiają się drobne, poszarpane mikropęknięcia, które w kontrolowany sposób rozprowadzają energię nacisku po skorupie, zapobiegakąc jednocześnie powstaniu dużych, niebezpiecznych pęknięć. Co więcej, minerały z tej warstwy mogą uszkadzać szczypce kraba, ścierając ich powierzchnię. Druga warstwa jest miękka, elastyczna – pozostała energia jest wchłaniana i rozpraszana poprzez jej odkształcanie się. Wewnętrzna warstwa dostarcza wsparcia dla całej struktury, wystarczającej sztywności, aby muszli nie można było po prostu zgiąć lub rozerwać.

Odpowiednie połączenie tych elementów tworzy kompozytową zbroję, setki razy bardziej odporną na uszkodzenia niż poszczególne jej elementy. Oparta na tych zjawiskach technologia może mieć szerokie zastosowania: od pancerzy chroniących żołnierzy i ich pojazdy, po kaski motocyklowe i ochraniacze.

Dodajmy, że Crysomallon squamiferum prawdopodobnie nie musi jeść, przynajmniej nie w klasycznym znaczeniu. Jego układ trawienny jest bardzo zredukowany. Jak wielu mieszkańców kominów hydrotermalnych żyje w symbiozie z bakteriami chemosyntetyzującymi. Wykorzystują one związki siarki do wytwarzania energii i produkcji związków organicznych, potrzebnych im i ich gospodarzom do życia. Żelazny ślimak ma specjalny organ pełen tych bakterii, oraz zmodyfikowany układ krwionośny.

W 2011 odnaleziono inną odmianę ślimaka – białą wersję. Nie korzystają one z takich ilości siarczków żelaza, stąd kolor.

Crysomallon squamiferum - czarny Źródło: [link]

Crysomallon squamiferum – czarny
Źródło: [link]

Crysomallon squamiferum - biały Źródło: [link]

Crysomallon squamiferum – biały
Źródło: [link]

 

Źródła:

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrothermal_vent
http://en.wikipedia.org/wiki/Scaly-foot_gastropod
http://aem.asm.org/content/70/5/3082.full
http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2010/01/19/three-layered-shell-of-deep-sea-snail-could-inspire-next-gen-body-armour/#.UWqvA785O5I
http://sciencythoughts.blogspot.com/2012/03/two-new-hydrothermal-vent-communities.html

Podobał Ci się post? Kreatury są na Facebooku. Jeśli chcesz w ten sposób dowiadywać się o nowych postach, polub stronę KREATUR.

Advertisements