Антимикробная скорлупа

Кустарниковый большеног (www.asisbiz.com)

Кустарниковый большеног (www.asisbiz.com)

Птичий эмбрион в яйце не защищен от опасностей внешнего мира.Скорлупа пронизана порами, и через них к птичьему зародышу поступает не только воздух, но и микробы. Птицы стараются поддерживать в гнездах постоянные температуру и влажность, оптимальные для развития яиц, но эти же условия благоприятны для размножения бактерий, в том числе патогенных. Попадая на яичную скорлупу, бактерии колонизируют ее и проникают внутрь. И хотя яйцо снабжено средствами защиты, инфекции — одна из основных причин гибели невылупившихся птенцов.

Теоретически наибольшей опасности подвергаются птицы семейства сорных кур, они же большеноги (Megapodiidae), которые откладывают яйца в компостные кучи. Вот уж где патогенным микробам раздолье. Однако доля инфицированных яиц у сорных кур удивительно низка, например у кустарникового большенога Alectura lathami она составляет всего около 9%.

Эта особенность заинтересовала исследователей из университета Акрона (University of Akron), США, австралийского Университета Гриффита (Griffith University) и французского Университета Дю Мен (Universite du Maine). Ученые предположили, что яйца A. lathami обладают мощной системой антибактериальной защиты.

Классическое защитное средство — антимикробный белок лизоцим, однако в яйцах кустарникового большенога его концентрация оказалась практически такой же, как в куриных. Следовательно, разгадку надо искать не внутри, а снаружи яйца. Исследователи сравнили скорлупу куриных яиц и яиц большенога. Как показала электронная микроскопия, скорлупа яйца A. lathami в полтора раза тоньше, чем куриного, но у нее есть дополнительный внешний слой толщиной 16-17 мкм, сложенный из наносфер, образованных фосфатом кальция. Эти наносферы диаметром около 340 нм затыкают часть пор.

Шероховатая поверхность яиц большенога гидрофобна, вода на ней образует шарообразные капельки, которые не скатываются со скорлупы. Исследователи отмечают, что подобными свойствами обладают и лепестки розы: вспомните, как сверкают на них капельки росы. Яйца большенога в компостной куче не радуют нас подобным зрелищем, однако, поскольку вода их скорлупу не смачивает, то и пленки не образует. Бактерии не живут на сухой поверхности, и у них мало шансов заселить скорлупу и проникнуть внутрь яйца.

Клетки P. aeruginosa на поверхности скорлупы куриного яйца (А) и яйца кустарникового большенога (Б) после трех часов инкубации в суспензии бактерий. источник фото [1].

Клетки P. aeruginosa на поверхности скорлупы куриного яйца (А) и яйца кустарникового большенога (Б) после трех часов инкубации в суспензии бактерий. Источник фото [1].

Действительно, клетки кишечной палочки и синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa налипают на скорлупу куриных яиц в значительно большем количестве, чем на скорлупу яйца большенога, и быстрее проникают сквозь нее. Эксперименты показали, что риск заражения синегнойной палочкой для куриных яиц на 88% выше, а кишечной палочкой — на 68% выше, чем для яиц A. lathami.

Электронные микрофотографии скорлупы куриного яйца (А) и яйца большенога (c-D). слой наносфер фосфата кальция обозначен буквами cu. Иа фото Е видно как наносферы закрывают пору в скорлупе (р). источник фото [1].

Электронные микрофотографии скорлупы куриного яйца (А) и яйца большенога (C-D). слой наносфер фосфата кальция обозначен буквами CU. Иа фото Е видно как наносферы закрывают пору в скорлупе (р). источник фото [1].

А вот золотистый стафилококк Staphylococcus aureus в обоих случаях к скорлупе почти не прилипает. Возможно, дело в том, что у этой грамм-положительной бактерии нет выростов-пилей, с помощью которых можно прикрепиться к поверхности, а у грамм-отрицательных кишечной и синегнойной палочек есть.

Итак, скорлупа яиц кустарникового большенога надежно защищает зародыш от инфекции. По мнению исследователей, тут важна и структура поверхности, и материал, из которого она образована. Поверхностный слой яичной скорлупы A. lathami состоит из фосфата кальция. Это редкость для птиц, у большинства видов скорлупу образует фатерит — растворимая форма карбоната кальция. Фосфатная скорлупа обнаружена только у большого фламинго, поганки, большой цесарки и глазчатой курицы в 70-80-х годах прошлого века.

Авторы одного из исследований предположили, что такая поверхность позволяет избежать микробной колонизации, но не проверили свою гипотезу. Фосфат кальция, в отличие от фатерита, нерастворим в воде, поэтому структура скорлупы не нарушается, если яйцо попадает под дождь или оказывается в грязи. Кроме того, бактерии и грибки, которые в изобилии «водятся» в компостных кучах, плохо растут на скорлупе из фосфата кальция, она для них несъедобна.

Существуют наблюдения, согласно которым наносферы из карбоната кальция покрывают скорлупу яиц ушастого баклана Phalacrocorax auritus, императорского пингвина Aptenodytes forsteri, фрегата Fregata minor, молотоглава Scopus umbreta и кукушки-ани Crotophaga ani. Большая часть этих видов откладывает яйца в сырых местах, благодатных для микробов. Возможно, наносферы в данном случае образуют гидрофобную антимикробную поверхность, но никто пока не исследовал этот вопрос, не сравнивал зависимость структуры яичной скорлупы от среды обитания.

Шероховатое яйцо Alecturа lаthаmi (wikimedia.org)

Шероховатое яйцо Alecturа lаthаmi (wikimedia.org)

Таким образом, особенности строения яичной скорлупы некоторых птиц могут стать прообразом антимикробных материалов. Ученых ждет большое поле деятельности.

1. Liliana D'Alba, Darryl N. Jones, Hope T. Badawy, Chad M. Eliason, Matthew D.Shawkey. «Antimicrobial properties of a nanostructured eggshell from a compost-nesting bird», J Exp Biol, 2014, 217:1116—1121,doi:10.1242/jeb.098343

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *