Chim non yếu ớt nhưng phá được vỏ trứng cứng để chui ra, nguyên nhân nằm ở thứ này

Nhiều người tưởng rằng trứng là thứ rất mỏng manh. Thế nhưng thực tế theo khoa học, trứng "cứng rắn" hơn bạn tưởng. Để thoát được ra ngoài, chim non phải đập vỡ lớp vỏ canxi gồm ba tầng với ba độ cứng khác nhau. Độ cứng của các tầng được quyết định bởi một cấu trúc nano đặc biệt.

Giáo sư Marc McKee từ ĐH Canada chia sẻ: "Mọi người cứ tưởng rằng vỏ trứng rất mỏng manh và dễ vỡ. Song trên thực tế, chúng cực kỳ cứng, thậm chí cứng hơn cả một số kim loại. Khi quan sát vỏ trứng ở cấp độ phân tử, chúng tôi đã hiểu được cách chúng hình thành và phân rã." 

Nhưng quan trọng hơn, trứng phải đủ cứng để bảo vệ được phôi, nhưng cũng đủ mềm để chim non thoát được ra ngoài. Vậy bí quyết của nó nằm ở đâu?

McKee và các cộng sự đã quyết định thực hiện nghiên cứu về vỏ trứng. Họ tập trung vào một loại protein mang tên osteopontin. Chất này phân bố trên khắp vỏ trứng và có vai trò quan trọng trong cấu trúc của các tầng vỏ. Giả thuyết được đặt ra, rằng osteopontin đứng đằng sau câu chuyện này.

Bằng kỹ thuật quan sát hiển vi kết hợp với lưỡi cắt chùm ion hội tụ, nhóm nghiên cứu đã có cái nhìn cận cảnh cấu trúc nano của vỏ trứng. 

Các tầng vỏ khác nhau có cấu trúc nano khác nhau.

Hóa ra, vỏ trứng mà chúng ta nhìn thấy hàng ngày được tạo nên bởi các miếng siêu nhỏ chứa khoáng chất canxi dưới dạng tinh thể. 

Ở tầng vỏ ngoài cùng, các miếng này nhỏ nhất và xếp khít nhau nhất. Càng vào sâu, các miếng càng lớn, đồng thời hàm lượng osteopontin trong toàn cấu trúc càng giảm.

Các nhà khoa học kết luận, osteopontin đóng vai trò như chất keo kết dính các miếng khoáng chất này. Osteopontin càng nhiều, cấu trúc càng kiên cố và càng khó bị phá vỡ.

Tầng vỏ trong cùng chứa ít osteopontin nhất nên dễ đập nhất. Càng ra ngoài, vỏ trứng càng chắc chắn. Đó là điều kiện để chim non thích nghi dần dần và chuẩn bị cho sự kiện chào đời của mình. 

Khi chim non đập tới tầng ngoài cùng, cấu trúc nano của tầng này sẽ bị phá vỡ. Lượng canxi được giải phóng sẽ khuếch tán vào bộ xương của chim.

Ông McKee hi vọng thành quả của nghiên cứu này sẽ có ý nghĩa đối với công nghệ nano, khi cho phép sản xuất những vật liệu bền nhưng nhẹ. 

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances.