Mi et al. / Scientific Reports, 2019
В попытках спасти исчезающие популяции носорогов, ученые собрали фальшивый рог из конского хвоста и искусственного шелка. Предполагается, что вывод подобного товара на рынок снизит спрос на настоящий рог носорога. Пока неизвестно, окажется ли этот метод экономически эффективным, но уже точно ясно, что подделку непросто отличить от оригинала. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
В отличие от парнокопытных, у носорога рог представляет собой пучок плотно склеенных волос — около 7 на квадратный миллиметр. В качестве цемента служат выделения сальной железы на носу и множество мертвых клеток, заполненных кератином («роговым белком») и меланином (пигментным белком).
Именно эта конструкция стала виной того, что несколько видов носорогов в Азии и Африке находятся под угрозой исчезновения. В последние несколько лет популяция диких носорогов медленно, но верно сокращается — с почти 29 тысяч в 2013 году до 27300 особей в 2019 году. В 2018 году жертвой браконьеров становились в среднем 2,4 животного в день. Одной из стратегий борьбы может стать создание поддельных рогов, которые заполнят рынок и заменят собой оригиналы, тем самым снизив прибыль для браконьеров, что, предположительно, должно отпугнуть их от незаконной охоты.
Жуйсинь Ми (Ruixin Mi) с коллегами из Оксфорда и Университета Фудан в Шанхае предложили свой рецепт для создания искусственного рога. За основу они взяли волосы других непарнокопытных — лошадей. Они похожи на носорожьи, однако покрыты еще внешней пленкой — кутикулой. Ученые отмыли волосы от кутикулы с помощью бромида лития и обнаружили, что так они еще лучше держатся в пучке.
Точный состав веществ, которые в природе склеивают волосы в роге носорога, неизвестен. Но поскольку этот «цемент» состоит в основном из клеток и выделений сальной железы, то исследователи предположили, что большую его часть составляют белки — кератин, меланин и внеклеточные скрепляющие белки вроде фибронектина. Поэтому на замену этому «цементу» они предложили фиброин — белок, из которого построен шелк, к тому же его несложно синтезировать в лаборатории.
С помощью конских волос и шелка ученые собрали несколько вариантов рогов. На производство рога поменьше — диаметром 4 сантиметра и длиной 10 — ушло всего несколько дней, а вот большие рога — 12 сантиметров в диаметре и 35 сантиметров в длину — пришлось высушивать в печи неделями. Затем исследователи отполировали свои фальшивки и обнаружили, что отличить от настоящих рогов довольно сложно.
Микроструктура оригинального (A,C) и фальшивого (B,D) рогов
Mi et al. / Scientific Reports, 2019
Ученые сравнили свои рога с оригиналом по нескольким параметрам. Оказалось, что и под микроскопом они выглядят схоже, и разрушаться начинают при одинаковых температурах. Наконец, механические свойства рогов тоже оказались похожи: они были в равной мере устойчивы к растяжению и перегибам. Исследователи объясняют это составом рогов: как оригинал, так и подделка состоят из прочных стержней, которым проще сломаться, чем согнуться, и мягкой прослойки, которая скорее гнется, чем ломается, и эти две составляющих друг друга компенсируют.
Авторы проекта не берутся предсказать дальнейшую судьбу своего изобретения и рассчитать, насколько фальшивые рога будут дешевые и помогут ли на самом деле спасти популяцию носорогов. Тем не менее, они отмечают, что им удалось достаточно точно воспроизвести не только структуру рога, но также его химический состав и механические характеристики, что сделало его почти неотличимым от оригинала.
Тем временем программа восстановления популяции белого носорога продолжается, и недавно самка родила первого детеныша, зачатого по программе ЭКО. Но в то же время новая классификация болезней ВОЗ, в которую вошли рекомендации из традиционной китайской медицины, может поспособствовать дальнейшему уничтожению носорогов. Об этом читайте в нашем материале «Рожки да ножки».
Полина Лосева