붉은 늪 가재 Procambarus clarkii (Decapoda, Crustacea)의 위 밀의 기계적 특성, 경화 정도 및 원소 구성

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 17799(2022) 이 기사 인용

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십각목의 위밀은 치아, 안정화 소골, 입자 분류 강모로 구성된 독특한 특징입니다. 음식의 단편화 및 분류에 관여하는 이 구조는 유기체와 환경 사이의 인터페이스 역할을 합니다. 재료 특성이 형태를 보완하고 기능 및 영양 선호도에 대한 정보를 보유하므로 여기서는 위 밀에 대한 보다 많은 비교 연구를 위한 기초를 제공합니다. 성인 붉은 늪 가재 Procambarus clarkii의 위 밀 구성 요소에 대해 우리는 (a) 주사 전자 현미경을 통한 미세 구조, (b) 에너지 분산 X 선 분광법을 통한 원소 조성, (c) 재료 특성의 이질성을 연구했습니다. 공초점 레이저 스캐닝 현미경에 의한 태닝 정도(자가형광), 그리고 (d) 나노압입 기술에 의한 기계적 특성 경도 및 탄성. 이 종에 대한 형태와 미세 구조는 이전에 설명되었지만 기계적 특성과 자가형광은 이전에 연구되지 않았습니다. 에피큐티클과 엑소큐티클을 개별적으로 분석할 수 있으므로 상호 작용하는 표면에서 내부로 갈수록 값이 감소하는 물질 특성 그라데이션을 결정할 수 있습니다. 마지막으로 기계적 특성 데이터를 원소 조성 및 태닝 정도와 연관시킬 수 있었습니다. 우리는 치아의 표피가 높은 비율의 실리콘으로 인해 무척추동물에서 가장 단단하고 단단한 생물학적 물질 중 하나라는 것을 발견했습니다.

절지동물 내에서 갑각류는 약 67,000종의 기술된 종이 있으며 신체 구조가 매우 다양하여 거의 모든 서식지에 서식할 수 있습니다1. 이는 뚜렷한 기계적 특성을 지닌 다양한 식품 유형을 섭취할 수 있는 능력과 식품을 기계적으로 처리하는 하악, 상악 또는 맥시페드와 같은 전문 부속기관의 진화를 동반합니다2,4,5,6,7. 게다가 십각목은 식도 외에 심장과 위의 유문실을 포함하는 전문적이고 복잡한 전장을 진화시켰습니다. 심장실은 섭취한 음식을 저장하고 추가적으로 음식을 기계적으로 조각냅니다. 이는 "위밀(gastric mill)"이라고 불리는 안정화된 소골과 상호작용하는 치아의 복잡한 조립에 의해 수행됩니다[예: 8,9,10,11,12]. 단편화 후 음식물 입자는 장벽 및 저작골 역할을 하는 심문유문판을 통과하여 유문실로 운반됩니다4. 유문실은 강모로 덮여 있어 미세한 입자만 중장선에 도달하고 코스 입자는 후장으로 분류됩니다.

위 밀 구성 요소와 관련하여 우수한 해부학적, 형태학적 및 원소 분석이 수행되었습니다13,14,15,16. 또한, 위 밀은 연령 결정17,18,19,20,21 및 의사소통22을 고려하여 연구되었습니다. 위의 이 부분은 형태학적으로 다양하기 때문에 위 밀 구성 요소의 모양이 식품 및 수유 습관에 대한 적응을 반영하는 정도까지 지속적인 토론을 촉발했습니다. 32 또는 계통발생적 제약4,5,33,34,35.

그러나 식품에 대한 적응은 식품 취급 구조의 형태뿐만 아니라 재료 특성에 의해서도 반영됩니다. 생물학적 물질은 장기간 지속되는 진화의 결과이며 일반적으로 기능에 기여하는 이질성 또는 구배와 합성됩니다[검토용으로 36 참조]. 물질적 특성에 대한 지식은 형태학을 보완하고 기능에 대한 심오한 이해를 제공하며 영양 구조를 상대적으로 연구할 때 영양 전문화에 대한 깊은 이해를 제공합니다. 무척추동물 먹이 구조의 경우, 영양 전문화에 비추어 여러 분류군을 비교하는 연구 중 재료 특성과 형태를 모두 구현하는 연구는 거의 없습니다[파리 이빨의 경우, 37 참조; 나비 코에 대해서는 38을 참조하고 방사상 치아에 대해서는 39,40,41,42,43을 참조하십시오.