De diepe zee is donker en vol verschrikkingen, maar misschien is het meest angstaanjagende wezen allemaal de drakenvis, een gitzwart critter met een uitstekende kaak vol mesachtige tanden. Maar het is onwaarschijnlijk dat andere wezens van de afgrond zelfs de mond van gigantische chompers opmerken tot het te laat is. Dat komt omdat de te grote tanden van de vis transparant zijn, waardoor ze onzichtbaar zijn onder water.
Nu, een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Matter, heeft dieper gekeken naar de structuur van die unieke tanden in één drakenvissoort, Aristostomias scintillans, en ontdekte dat de tanden gemaakt zijn van een materiaal dat andere toepassingen kan hebben dan het vangen van de volgende maaltijd van de drakenvis.
Dragonfish is eigenlijk behoorlijk indrukwekkend: ze zijn misschien minder dan een voet lang en nogal langzaam, maar ze zijn nog steeds het toproofdier in hun diepe, donkere laag van de oceaan, ongeveer 1600 voet onder het oppervlak. Hun gitzwarte lichamen en doorzichtige tanden houden ze onmerkbaar, tenzij ze worden verlicht door bioluminescente organen langs hun lichaam en kaak. Maar er blijven veel mysteries over de vis over, inclusief precies waar die stealth-modus tanden van zijn gemaakt.
"Ze brengen het grootste deel van hun tijd door met hun kaken open, wachtend tot er iets langskomt", zegt eerste auteur Audrey Velasco-Hogan, afgestudeerd ingenieur aan de Universiteit van San Diego in een persbericht. "Hun tanden zijn altijd blootgesteld, dus het is belangrijk dat ze transparant zijn zodat ze geen bioluminescent licht van de omgeving reflecteren of verstrooien."
Om te begrijpen hoe de tanden werken, keken Velasco-Hogan en een internationale samenwerking van wetenschappers naar de nanostructuur van het gebit van de vis met behulp van elektronenmicroscopie en andere beeldvormingstechnieken.
Het blijkt dat dragonfish-tanden in wezen een vreemde variant zijn van conventionele parelwitte blanken. Zoals de meeste chompers, hebben de tanden van de drakenvis twee buitenste lagen: een buitenste schil van glazuur en een binnenste laag van dentine, die normaal bestaat uit buisjes die het glazuur verbinden, de zenuwcellen en bloedvaten in het midden van de tand.
Maar, meldt Wudan Yan in The New York Times , het dragonfish-glazuur is bezaaid met kleine kristallen gemaakt van hydroxyapatiet, met een diameter van slechts 5 tot 20 nanometer. De kristallen zijn zo gestructureerd dat ze voorkomen dat licht van de tanden verstrooit. Het dentine is ook ongebruikelijk omdat het geen buisjes op microschaal bevat, die licht verspreiden waardoor het zichtbaar wordt, maar in plaats daarvan is gemaakt van nanostaafjes van dentine. In wezen is het materiaal niet super-exotisch, maar de structuur is dat wel.
“Aanvankelijk dachten we dat de tanden van een ander, onbekend materiaal waren gemaakt. We ontdekten echter dat ze van hetzelfde materiaal zijn gemaakt als onze menselijke tanden: hydroxyapatiet en collageen, ”vertelt senior auteur Marc Meyers, ook van UCSD, aan Jeremy Rehm van de Associated Press. “Hun organisatie verschilt echter aanzienlijk van die van andere vissen en zoogdieren. Dit was een verrassing voor ons: dezelfde bouwstenen, verschillende schalen en hiërarchieën. De natuur is geweldig in haar vindingrijkheid. ”
Op microschaal, het niveau waarop de meeste tanden zijn gestructureerd, kan licht op elkaar inwerken en moleculen stuiteren, wat leidt tot een mooie heldere witte glimlach, vertelt Meyers aan Ed Cara van Gizmodo . Wanneer structuren op nanoschaalniveau zijn georganiseerd, gaat licht echter vaak gewoon door zonder te interageren.
"Als de kenmerken van vrijwel elk materiaal heel, heel klein zijn, strooit het licht niet af of stoot het eraf - het gaat er gewoon doorheen", zegt Meyers.
De grootste biologische afhaalmaaltijden uit de studie is vrij duidelijk: de drakenvissen hebben deze unieke stealth chompers waarschijnlijk ontwikkeld om ze effectievere roofdieren te maken. Maar de bevindingen interesseren ook materiaalwetenschappers. De ontdekte nanostructuren kunnen worden gebruikt om nieuwe transparante materialen te ontwikkelen, zegt materiaalwetenschapper Chih-Hao Chang van de North Carolina State University, die niet bij het onderzoek betrokken was, tegen Yan.
"Biomimetics hebben veel inspiratiebronnen voor ingenieurs opgeleverd, en dit is nog een ander geweldig voorbeeld, " zegt hij. "Het laat alleen maar zien hoe mooi de natuur om ons heen is, en het kan echt de moeite waard zijn om het van dichtbij te bekijken."
Gizmodo 's Cara meldt dat het team nu geïnteresseerd is om te leren hoe taai de tanden van de dragonfish zijn. Als ze sterk zijn, kan het onderzoek leiden tot de ontwikkeling van een nieuw type robuust, transparant glas of keramiek.
En als de tanden van de drakenvis niet uitkomen, zijn er meer vissen in de zee. Rehm van het AP meldt dat het team ook geïnteresseerd is in het analyseren van de vissen van andere diepzeevissen met transparante tanden, waaronder zeeduivel en hatchetfish.
