الفيزياء في عالم الحيوان: الدياتومات و "هندستها"

الدياتومات هي طحالب أحادية الخلية ومستعمرة ، تتميز بوجود الخلايا الواقية في خلايا الغلاف الواقي ، والتي تتكون من ثاني أكسيد السيليكون. تعيش الدياتومات في المياه البحرية والعذبة. وفقا للخبراء ، تخلق هذه الطحالب حوالي ربع المادة العضوية على الأرض.

شكل الدياتومات متنوع للغاية. عادة ، تكون الدياتومات عبارة عن قشرة ، يوجد داخلها وخارجها طبقة صغيرة نسبيًا من المواد العضوية. يختلف الهيكل العظمي لهيكل الخلية في منطقتي البينيت والمركزية. المجموعة الأولى لها تناظر ثنائي ، والثاني - شعاعي. يأتي اسم الطحالب من الكلمة اليونانية دياتوموس ("مقطعة إلى قسمين"). والحقيقة هي أن قذائف الدياتومات تنقسم إلى نصفين (المزيد عن هذا أدناه).

إذا كان يمكن رسم محور واحد فقط للتماثل من خلال درع القشرة ، فيمكن تسمية هذا التماثل بالتناظر الثنائي. يتكون الكارافان عادة من نصفين ، والنصف الأكبر يغطي الأصغر. يتكون غلاف الدياتومات من غطاء السيليكا. هناك عدد قليل من العناصر الإضافية مثل الحديد والألمنيوم والمغنيسيوم وعدد من المواد العضوية. يعتمد سمك جدار القشرة على تركيز السليكون في الوسط ويختلف بشكل كبير: في أشكال رقيقة الجدران - من مائة إلى أعشار ميكرومتر ، وفي الجدران السميكة يصل إلى 1-3 ميكرون. جدران قذيفةاخترقت من أصغر الثقوب ، وتوفير التمثيل الغذائي بين البروتوبلاست والبيئة. وهي مجهزة أيضًا بعناصر مختلفة الشكل تشكل هيكل القشرة وتكون بمثابة السمات التصنيفية الرئيسية في بناء نظام الدياتومات. يمكن تمييز الجراب وهيكله حتى مع تكبير صغير للمجهر.

ومع ذلك ، ليس من السهل معرفة تفاصيل هيكل درع السيليكا. لفهم شكل غلاف الدياتومات ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار نسبة محاور وطائرات التماثل.

يعرف الكثير عن نمط حياة المشطورة. تعيش الدياتومات بشكل جيد في مجموعة متنوعة من النظم البيئية والنظائر الحيوية. تعيش الطحالب في المحيطات والبحار ، وفي المسطحات المائية المالحة والعذبة. هم في الأرض ، في الهواء ، تم العثور عليهم في جليد القطب الشمالي والقطب الجنوبي. تتكيف هذه الطحالب بشكل جيد مع مجموعة متنوعة من العوامل البيئية. في الآونة الأخيرة ، عند فك تشفير الجينوم الكامل من المشطورة Phaeodactylum tricornutum ، اتضح أنه يحتوي على عدد قياسي من الجينات من حقيقيات النوى التي تم الحصول عليها عن طريق النقل الأفقي من البكتيريا والعتيقة. الآن يعتقد أن حوالي 300 جنسًا ، والتي تشمل 20-35 نوعًا ، تنتمي إلى فئة الدياتومات.

قد يكون من الصعب حتى على المتخصصين فصل نوع من المشطورة عن نوع آخر. من أجل تحديد الدياتومات بشكل صحيح ، يستخدم العلماء نمط القشرة بعد إزالة البروتوبلاست. يقول الخبراء أن قشرة الدياتومات وطبيعة الزخرفة هي واحدة من أهم النقاط في تحديد الهوية. شكل قشرة الطحالب متماثل في الأبعاد الثلاثة. يتناسب الجزء العلوي والجزء السفلي من الهيكل العظمي للطحالب بشكل مثالي تقريبًا معًا.


الدياتومات مختلفة تمامًا ، ولا يزال على العلماء اكتشاف العديد من الحقائق المثيرة للاهتمام حول هذه الطحالب. تظهر الصور كلا من الدياتومات والحلي التي تبرز منها

من الدياتومات في العصر الفيكتوري ، بدأ وضع الحلي. نظرًا لحقيقة أن الطحالب نفسها مجهرية ، فإن الحلي غير مرئية للعين المجردة ، فهي مصنوعة تحت المجهر. وبعد ذلك ، تحت المجهر ، يعجبون بعملهم. يتم هذا العمل الدقيق باستخدام أنحف إبرة.


ومن المثير للاهتمام أن الدياتومات عنصر مهم في تغذية الحيتان. لذا ، يمكن للحوت متوسط ​​الحجم أن يأكل مئات الكيلوغرامات من الدياتومات في وقت واحد.

على الرغم من حقيقة أن الدياتومات صغيرة جدًا - حجمها حوالي ربع قطر شعر الإنسان ، فإن هذه الطحالب لديها "تصميم" مثالي من وجهة نظر المصمم. جميع حالات الدياتومات متناظرة في ثلاثة أبعاد ، مع تطابق الجزء العلوي والسفلي من الدياتومات بشكل مثالي مع بعضها البعض.

تعتمد الطحالب على ثنائي أكسيد السيليكون لدرجة أنه إذا كان تركيز السيليكا في منطقة معينة منخفضًا جدًا ، فلن تنقسم الدياتومات. Si (OH) ₄ هو أحد مصادر السيليكادخول الطحالب من خلال بروتينات نقل حمض السليكا. لسوء الحظ ، لا يمكن للعلماء حتى الآن معرفة كيفية توصيل السيليكا إلى الخلية. يعتقد العلماء أن Si (OH) ₄ و Na يتم نقلهما بواسطة الطحالب بنسبة 1: 1.

أثناء تحرك الخلايا ، يخلق غشاء الخلية انقباضًا ، لكن مجمع جولجي يبدأ ، ويبدأ في إعادة إنتاج ما يسمى الحويصلات. يتم الاحتفاظ بها دائمًا في الخلايا المشكلة حديثًا.

من المثير للاهتمام ، أن هناك الكثير من أشكال قشرة الدياتومات. يمكن أن تشبه الأقراص والأسطوانات والأنابيب والكرات والطبول والصولجان. أيضا الأصلي هو حقيقة أشكال متنوعة من الصمامات (جولة ، بيضاوي ، lanceolate ، الخطي ، على شكل الغيتار المعيني ، على شكل 5 وغيرها).

هيكل القشرة لأنواع كثيرة من الدياتومات مثالي من وجهة نظر المهندس المعماري. تم بناء بعض المباني باتباع مثال قشرة هذه الطحالب. أحد الأمثلة على ذلك هو بناء مسرح برلين. استخدم مبدعوها شكل المشطورة في بناء عمود مسرح برلين. ومن المثير للاهتمام ، أن النسب اتخذت دون تغيير وحساب. إن درع الدياتومات قوي بشكل غير عادي ، وإن كان مساميًا. يأمل العلماء في التحقق من ذلك بدقة ، حتى يتمكنوا من تكرار الخدعة بـ "هياكل حفرة" ، حيث ستزيد الثقوب من قوة ومقاومة الصدفة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar399231/