Белок возвращает сморщенную от воды пальцы в привычную форму
Вы знаете, как ваши пальцы морщатся от воды? Внешний слой кожи впитывает воду и разбухает, образуя складки, которые быстро исчезают при высушивании. Немецкие физики Роланд Рот (Roland Roth) и Майфанви Эванс (Myfanwy Evans) открыли тайну этой поразительной способности кожи.
Набухание и впитывание воды происходит во внешнем слое кожи, состоящем из омертвевших клеток, уложенных в штабеля, подобно кирпичам. Эти клетки наполнены волокнами белка кератина, и кератиновые нити переплетаются, образуя трехмерную решетку. При вытягивании нитей она может увеличить свой объем в пять раз.
Эванс и Рот показали, как эта структура помогает клеткам кожи разбухать и съеживаться. Энергия системы меняется под влиянием пространственного расположения нитей – таким образом, она естественно предрасположена к расширению и впитыванию воды. Но, подумали ученые, некая сила должна останавливать разбухание и легко обращать процесс вспять, как это и случается в реальности. Такой силой они посчитали напряжение в растянутом волокне. Тут как с резинкой: чем больше вы ее растянете, тем выше энергия упругой деформации.
Благодаря взаимодействию этих противоположных сил кожа способна впитать только небольшое количество воды. Геометрия кератина и ставит рамки разбуханию кожи от воды.
На иллюстрации: волокна кератина в сухой (слева) и влажной (справа) коже.
Исследование представлено в журнале Physical Review Letters.
По материалам пресс-релиза Тюбингенского университета.
Артём Космарский nauka21vek.ru