Men under deras korta livstid, fågeläggskal ändrar sin styrka. Till exempel, de blir tunnare och svagare innan kläckningen börjar. Nu, forskare som undersöker äggskalstruktur har nollat in den fina strukturen och de mekaniska egenskaperna hos kycklingäggskal, och skalförändringar associerade med kycklingkläckning. Upphovsman:Carla Schaffer/ AAAS
Hur kommer det sig att befruktade kycklingägg klarar av att motstå fraktur utifrån, samtidigt som är tillräckligt svaga för att bryta inifrån under kycklingkläckning? Det är allt i äggskalets nanostruktur, enligt en ny studie som leds av forskare vid McGill University.
Resultaten, rapporterade idag i Vetenskapliga framsteg , kan ha viktiga konsekvenser för livsmedelssäkerheten i jordbruksindustrin.
Fåglar har gynnats av miljontals år av utveckling för att göra det perfekta äggskalet, en tunn, skyddande biomineraliserad kammare för embryonal tillväxt som innehåller alla näringsämnen som krävs för tillväxt av en bebisung. Skalet, att inte vara för stark, men inte heller för svag (att vara "lagom" kan Goldilocks säga), är resistent mot sprickor tills det är dags för kläckning.
Men vad är det egentligen som ger fågeläggskal dessa unika egenskaper?
Att få reda på, Marc McKees forskargrupp vid McGills fakultet för tandvård, tillsammans med Richard Chromiks grupp inom teknik och andra kollegor, använde nya provberedningstekniker för att exponera äggskalens insida för att studera deras molekylära nanostruktur och mekaniska egenskaper.
"Äggskal är notoriskt svåra att studera på traditionella sätt, eftersom de lätt går sönder när vi försöker göra en tunn skiva för avbildning med elektronmikroskopi, "säger McKee, som också är professor vid McGills institution för anatomi och cellbiologi.
"Tack vare ett nytt fokuserat jonstrålesektioneringssystem som nyligen erhållits av McGills Facility for Electron Microscopy Research, vi kunde exakt och tunt klippa ur provet och avbilda insidan av skalet. "
Äggskal är gjorda av både oorganiskt och organiskt material, detta är kalciuminnehållande mineral och rikliga proteiner. Doktorand Dimitra Athanasiadou, studiens första författare, fann att en faktor som bestämmer skalstyrkan är närvaron av nanostrukturerat mineral associerat med osteopontin, ett äggskalprotein som också finns i sammansatta biologiska material såsom ben.
Äggskal i professor McKees laboratorium. Upphovsman:McGill University
En inblick i äggbiologi
Resultaten ger också inblick i biologin och utvecklingen av kycklingembryon i befruktade och inkuberade ägg. Ägg är tillräckligt hårda när de läggs och under ruvning för att skydda dem från att gå sönder. När ungen växer inuti äggskalet, det behöver kalcium för att bilda dess ben. Under ägginkubation, den inre delen av skalet löses upp för att tillhandahålla denna mineraljonförsörjning, samtidigt som skalet försvagas tillräckligt för att brytas av den kläckande kycklingen. Med hjälp av atomkraftsmikroskopi, och elektron- och röntgenbildmetoder, Professor McKees team av medarbetare fann att detta dubbelfunktionsförhållande är möjligt tack vare små förändringar i skalets nanostruktur som uppstår under ägginkubation.
I parallella experiment, forskarna kunde också återskapa en nanostruktur som liknade den som de upptäckte i skalet genom att lägga till osteopontin till mineralkristaller som odlats i laboratoriet. Professor McKee tror att en bättre förståelse av proteiners roll i förkalkningshändelserna som driver äggskalhärdning och styrka genom biomineralisering kan ha viktiga konsekvenser för livsmedelssäkerheten.
"Ungefär 10-20% av kycklingäggen går sönder eller spricker, vilket ökar risken för salmonellaförgiftning, "säger McKee." Att förstå hur mineralnanostrukturen bidrar till skalstyrkan gör det möjligt att välja genetiska egenskaper hos värphöns för att producera konsekvent starkare ägg för ökad livsmedelssäkerhet. "
