Почему фисташки прочные

Скорлупа защищает семена многих растений от желающих полакомиться ими животных. Иногда орех оказывается исключительно прочным, и, чтобы добраться до съедобной сердцевины, требуется приложить немало усилий. Твердая и одновременно упругая скорлупа складывается из «деревенеющих» клеток склеренхимы. Пару лет назад биологи из Венского университета природных ресурсов и прикладных наук (BOKU) изучили грецкие орехи, обнаружив, что это клетки особого типа — «многолопастные склереиды». Они имеют сложную неправильную форму со множеством впадин и выступов, которыми соединяются друг с другом, словно объемный 3D-пазл.

Было показано, что в среднем такая склереида контактирует с 14 соседками, и благодаря особенно толстым клеточным стенкам их структура приобретает большую прочность. Ну а теперь та же команда во главе с Нотбургой Гайрлингер (Notburga Gierlinger) провела подобные исследования для еще более прочных орехов — фисташек. Их статья принята к публикации в журнале Royal Society Open Science, а пока о работе коротко рассказывает ScienceNOW.

Чтобы в деталях понять микроструктуру фисташковой скорлупы, ученые рассмотрели ее сломы с помощью электронного и инфракрасного микроскопов, а также компьютерной томографии. Оказалось, как и у грецкого ореха, каждая склереида в ней соединяется с 14 другими. Однако неровностей на их поверхностях примерно втрое больше. Кроме того, каждый выступ имеет более сложную форму, которая напоминает булаву или выступы на обычной детали пазла, надежно входя в углубления соответствующей формы. Все это делает фисташку, по выражению Нотбурги Гайрлингер, «мастером геометрического соединения клеток».

В самом деле, контакт получается невероятно прочным. При раскалывании грецкого ореха скорлупа расходится, разделяя клетки одну от другой. А у фисташки соединение оказывается прочнее, чем сами одеревеневшие клеточные стенки: проще разломать их, чем отделить одну склереиду от другой. Ученые добавляют, что подобная структура может лечь в основу новых материалов, одновременно твердых и упругих, подходящих, например, для изготовления шлемов безопасности.