科學家在雞蛋殼中發現「新材料」：納米結構保護小雞，促進孵化

不要小瞧雞蛋殼，它有著一個艱巨的任務：保護正在發育尚未出生的小雞。同時，又要保證小雞能夠破殼而出，不會被困在裡面。科學家最近剛剛發現，蛋殼成功的秘訣在於其複雜的納米結構，以及在雞蛋孵化時結構的變化。

從質量上講，雞蛋殼的95％都是碳酸鈣。但它們也含有數百種不同的蛋白質，這些蛋白質會影響碳酸鈣的晶體化。3月30日，研究人員在《科學進展》雜誌上發表論文指出，礦物晶體與蛋白質之間的相互作用產生了最初具備抗裂特性的蛋殼，它會隨著時間的推移進行納米級的調整，最終讓小雞能夠將之啄破，破殼而出。

研究人員用一束離子切割了雞蛋殼薄薄的橫切面。然後他們用電子顯微鏡和其他高解析度成像技術進行分析。研究小組發現，蛋白質會破壞碳酸鈣的結晶，因此在低解析度下看起來整齊排列的晶體實際上是一種更加分散的混雜物。這種非對齊形式可以使材料更具彈性：和不受阻礙的破裂擴散不同，裂紋必須在雜亂的晶體中以鋸齒形裂開。

實驗室中的測試驗證了這一發現：研究人員將一種稱為骨橋蛋白的蛋殼關鍵蛋白成分添加到碳酸鈣中，以產生類似於蛋殼中所見的晶體。麥吉爾大學的生物礦化研究人員馬克·麥基及其同事發現，該蛋白質的存在使碳酸鈣晶體形成了納米結構，而不是光滑晶瑩的物質。

該團隊還發現，整個蛋殼的結構發生了微小變化，儘管它只有三分之一毫米厚。雞蛋殼內層具有較少的骨橋蛋白，這幫助形成了更大的納米結構。它可能會使內殼不像外殼那樣更具韌性。外殼需要足夠堅韌以能夠保護小雞，而內殼需要滋養發育中的小雞。

隨著時間的推移，殼的內層會通過化學反應溶解，釋放出鈣來幫助構建小雞發育中的骨骼。 研究人員發現，正是蛋殼經歷的結構變化促進了這一過程。

他們將孵化15天的受精卵與未受精卵進行比較。隨著時間的推進，朝向內殼的納米結構在受精卵中變小，但在未受精卵中保持相同。這種變化給蛋殼內部帶來了一種坑窪的質地，並且延伸出更多的表面區域。研究人員認為，這為溶解化學反應提供了更多的空間。這種反應也會使整個蛋殼變薄，從而使孵化過程中的雛雞更容易從內部進行突破。

康奈爾大學材料學家拉拉·埃斯特羅夫說，成像技術的進步正在幫助科學家發現這樣的新細節，即使在像雞蛋殼這樣我們熟悉的物體中也存在著很多未知的內容。在將蛋殼的功能與微粒結構聯繫起來時，這項新研究可以為設計具有特定性質的新型材料提供更多的靈感。

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