Kayayı aşındırabilen dişlere sahip bir yumuşakça, enerji için gelecek nesil nano ölçekli materyallerin yapımında kilit rol oynayabilir.
Gumboot chiton olarak adlandırılan yumuşakça, manyetik mineral manyetitten yapılmış özel bir diş seti kullanarak yosunları okyanus kayalarından kazıyarak temizler. Dişler, bilinen herhangi bir biyo-mineralin maksimum sertliğine ve dayanıklılığına sahiptir. Manyetit, yer kabuğunda yaygın olarak bulunan bir jeolojik mineral olmasına rağmen, yalnızca birkaç hayvanın onu ürettiği ve bunu nasıl yaptıkları hakkında çok az şey biliniyor.
Biyoanalizasyon sürecinin daha iyi anlaşılması ve chiton diş mimarisi ve mekaniğinin kapsamlı bir analizinin yapılması; bilim insanlarının, aşınmaya dayanıklı kaplamaları ve takımları iyileştirmelerini sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda enerji ve su bazlı uygulamalar için nano ölçekli materyaller geliştirmelerine de yardımcı olabilir.
İlk kez, Okayama Üniversitesi’nde Tarım Profesörü Michiko Nemoto ve UC Riverside’ın Bourns Mühendislik Fakültesi’nde Malzeme Bilimi ve Kimya Mühendisliği Profesörü David Kisailus tarafından yönetilen bir ekip; chiton’un manyetit nanomalzemeleri üretmesini sağlayan genetik bulmacanın bir parçasını keşfetti.
Chitons, şerit benzeri bir yapıya tutturulmuş birkaç düzine diş sırasına sahiptir. Her diş, mineralli bir uçtan veya sivri bir alandan oluşur ve mineralli ucu destekleyen bir taban içerir. Manyetit sadece dişin uç bölgesinde biriktirilir. Dişler aşındıkça yeni dişlerle değiştirilirler, bu nedenle farklı oluşum aşamalarındaki dişler her zaman mevcuttur.
Araştırmacılar, spesifik genler aramak yerine; genlerin hangi maddeleri ifade ettiğini görmek için dişlerdeki bütün RNA moleküllerinin seti olan transkriptomu incelediler. DNA planları içermektedir, fakat RNA, planları “kopyalayan” ve onları gerçekleştirmeye yardım eden kısımdır. Gelişmekte olan diş bölgesindeki en bol bulunan 20 RNA transkriptinin, demir depolayan ve kontrollü bir şekilde serbest bırakan bir protein olan ferritin içerdiğini; mineralize diş bölgelerinde ise, ham maddeleri manyetit haline dönüştürmek için gereken enerjiyi sağlayabilen mitokondri proteinlerini içerdiğini bulmuşlardır. Araştırmacılar ayrıca, tamamen mineralize olan uç bölgede “radular diş matrisi proteini1” olarak adlandırdıkları yeni bir protein içeren 22 protein tanımladılar. Yeni protein, demir oksit üretmek için dişlerde bulunan diğer maddelerle etkileşime girebilir.
Bulgular, bilim insanlarının yeni nesil elektronik ve nano ölçekli enerji kaynakları için acil bir sorunu çözmelerine yardımcı olabilir. Biyolojik manyetitin büyümesinin nasıl kontrol edileceğini bilmek; manyetik alanları elektriksel uygulamaları olan bilim insanlarının nano ölçekli enerji malzemeleri oluşturmalarına yardımcı olabilir.
