اگر در عکس نوشته ضمیمه این مطلب بنگرید با یک متن فلسفی و بعبارتی متنی که تلاشش بازکردن روزنه های جدید در زندگی برای سفارش بیننده به تلاش و تغییر به سود آینده است استنباط می گردد ولی به راستی از نظر علمی چگونه است که در تخم مرغهای بارور شده با توده ای به ظاهر شکننده مواجهیم که در عین حال در برابر انهدام از بیرون مقاومتی درخور دارد ولی به محض تکمیل مراحل رشد جنین به راحتی از درون توسط جوجه در تخم مانده از هم گسسته میشود .
این مهم، موضوع یک تحقیق در دانشگاه مک گیل کانادا با عنوان “ساختار نانویی پوسته شکننده تخم مرغ / راهی برای امنیت غذایی ” قرار گرفته است .
پرسشی که محققان دانشگاه مک گیل در جهت پاسخ آن هستند این است که چگونه است که تخم مرغهای بارور با وجودی که به نحو احسن برای شکسته شدن در برابرنیروهایی که از خارج وارد میشود مقاومت می نمایند ولی در مقابل شکسته شدن توسط جوجه ها از درون تخم مرغ مقاومتی ندارند و آنچه این محققان برای این ویژگی منحصر به فرد تخم مرغها متصور می شوند ساختار نانویی پوسته تخم مرغ است .
این یافته ها نقشی به سزا در پیشرفت های علم یدر جهت ایمنی مواد غذایی در صنعت کشاورزی خواهد داشت.
پرندگان در طی میلیون ها سال تکامل توانسته اند پوسته تخمی کامل، که در حقیقت یک اتاق بیومینرالیزه (یک ارگان زیستی که از انباشت کانی ها و مواد معدنی پدیدار می گردد) که با پوششی نازک نقش حافظتی مهمی جهت پاسداری ازجنین درون تخم پرنده دارد و علاوه بر جنین، حاوی تمام مواد مغذی مورد نیاز برای رشد جنین نیز می باشد. پوسته ای که خیلی قوی نیست، ولی دارای مقاومت در برابر شکسته شدن از خارج بوده و چندان هم ضعیف نیست (ممکن است بهتر باشد که بگوییم دارای یک شانس طلایی ویژه است) و مقاومت در برابر شکستگی تا زمانی که جوجه خارج شود ادامه دارد .
اما آیا این همه ویژگی های منحصر به فرد تخم پرندگان در این خصوص را توضیح می دهد؟
برای دستیابی به پاسخ این پرسش، تیم تحقیقاتی مارک مک کی در دانشکده دندانپزشکی مک گیل، همراه با گروه ریچارد کرومیک در گروه مهندسی و گروههای همکار، از روشهای جدید آماده سازی نمونه برای دسترسی به بخشهای داخلی پوسته تخم مرغ جهت مطالعه ساختارهای نانومولکولی و خواص مکانیکی پوسته تخم مرغ استفاده کردند.
مک کی، استاد گروه آناتومی و زیست شناسی سلولی دانشگاه مک گیل می گوید: ” مطالعه داخل پوسته های تخم مرغ با استفاده از روش های سنتی دشوار و ناشدنی است زیرا که تهیه برش های نازک برای تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی با این روشهای قدیمی موجب شکسته شدن پوسته می گردد. ولی با استفاده از یک سیستم برش جدید مبتنی بر پرتوهای متمرکز بر یون focused-ion beam sectioning system که اخیرا توسط محققین دانشگاه مک گیل ابداع گردیده و موجب تسهیل تحقیقات با میکروسکوپ الکترونی گریده است، ما توانستیم به برش نمونه ای دقیق و البته در حد لزوم نازک از بخش درونی پوسته تخم مرغ دست یابیم.”
این تحقیق می گوید که پوسته های تخم مرغ از مواد غیر آلی و مواد آلی ساخته شده اند، که حاوی کلسیم، مواد معدنی و پروتئین فراوان هستند. دیمیتر اتانسیادو، دانشجوی کارشناسی ارشد، اولین نویسنده این تحقیق، دریافت که عامل تعیین کننده قدرت پوسته تخم مرغها، حضور کانی های نانوساختار مرتبط با استئوتونپین Osteopontin است. پروتئین پوسته تخم مرغ نیز در کامپوزیتی(مواد چندسازه) Composite ازمواد بیولوژیکی مانند استخوان یافت می شود.
این تحقیق همچنین در خصوص زیست شناسی و رشد جنین های مرغ در تخم مرغ های بارور و هم تخم مرغهای قرارگرفته در روند جوجه کشی نتایجی ارائه می کنند.
تخم مرغ ها در طی روند تخم گذاری به حدی محکم می گردند تا درهنگام نگهداری از آنها، سخت بوده و از شکسته شدن محافظت گردند.
همانطور که جوجه در پوسته تخم مرغ رشد می کند، برای تشکیل استخوان ها نیاز به کلسیم دارد. در این مسیر و جهت تامین آن پروتئین داخل پوسته با محلول کردن این کانی مهم آنرا به جنین عرضه می نماید و بدین طریق با گذشت زمان پوسته داخلی به حدی نازک می گردد که شکسته شدنش توسط جنین میسر می گردد .
تیم همکاران پروفسور مک کی با استفاده از مطالعات میکروسکوپیک اتمیک و روشهای تصویر برداری الکترونی و اشعه ایکس، متوجه شدند که یک تغییر دوتایی مرتبط به هم رخ می دهد که به لطف آن تغییرات جزئی در ساختار نانویی پوسته تخم مرغ در طی مراحل رشد جنین و انکوباسیون تخم مرغ پدیدار می گردد.
در آزمایش ها و تحقیقاتی دیگر، محققان همچنین توانستند یک ساختار نانویی شبیه به آنچه که در پوسته کشف شده بود را با اضافه کردن استئوپونتیک به کریستال های معدنی که در آزمایشگاه رشد می کردند، ایجاد نمایند.
با توجه به ساخت آزمایشگاهی چنین ساختار نانویی مشابه پوسته تخم مرغ در آزمایشگاه که درک بهتری از نقش پروتئین در رویدادهای کلسیفیکاسیون منجر به سختی پوسته تخم مرغ و افزایش قدرت پوسته از طریق بیومینالیزاسیون Biomineralization را ارائه می نماید، پروفسور مک کی معتقد است که این تحقیقات می تواند پیامدهای مهمی برای بهبود ایمنی بهداشتی مواد غذایی در پی داشته باشد.
به باور مک کی، حدود 10 تا 20 درصد از تخم مرغها ترک خورده و یا شکسته می شوند که این معضل خطر آلودگی تخم مرغ با سالمونلا را افزایش می دهد و در این مسیر دانستن اینکه چگونه این ساختارنانو معدنی به قدرت پوسته کمک می کند، برای انتخاب صفات ژنتیکی در مرغ های تخمگذار به منظور تولید تخم مرغ های قوی تر برای افزایش ایمنی مواد غذایی امکان پذیر خواهد بود.
ترجمه : دکتر کامران شماعی
Story Source:
Materials provided by McGill University. Note: Content may be edited for style and length.
________________________________________
Journal Reference:
1. Dimitra Athanasiadou, Wenge Jiang, Dina Goldbaum, Aroba Saleem, Kaustuv Basu, Michael S. Pacella, Corinna F. Böhm, Richard R. Chromik, Maxwell T. Hincke, Alejandro B. Rodríguez-Navarro, Hojatollah Vali, Stephan E. Wolf, Jeffrey J. Gray, Khanh Huy Bui and Marc D. Mckee. Nanostructure, osteopontin, and mechanical properties of calcitic avian eggshell. Science Advances, 30 Mar 2018 DOI: 10.1126/sciadv.aar3219