Explore
Also Available in:

Tökéletesen megtervezett tojáshéj

A tojáshéj nanoszerkezete tudatos tervezettségre utal

Írta: 
Fordította: Örömhír Alapítvány

eggcell

Mi volt előbb: a tyúk vagy a tojás? Ez a kérdés már évezredek óta foglalkoztatja az embert.1 Pedig, ha elolvassuk a Teremtés könyvét, egyértelmű, hogy a helyes válasz: a tyúk (vagy pontosabban a baromfi), amelyet Isten az 5. napon teremtett, és amely később tojást rakott.

David Attenborough, aki híres evolucionistaként elutasítja, hogy Istennek bármi szerepe lett volna a tojás megtervezésében, „a természet csodájának”, illetve „kitűnő életvédelmi rendszernek” nevezi a tojást.2 A tojáshéj nem csupán védelmet nyújt a belsejében fejlődő fióka számára, hanem egyúttal féligáteresztő hártyaként is működik, amely kb. 7000 póruson keresztül szabályozza a levegő és a nedvesség ki- és beáramlását. Ezáltal tud a fióka a tojásban lélegezni anélkül, hogy ezalatt a túlzott folyadékvesztés következtében kiszáradna.3

Napjaink nanoszerkezeti vizsgálatai során bebizonyosodott, hogy a házityúk (Gallus gallus domesticus) tojáshéjának felépítése annak alakját, működését, valamint oldódását tekintve egyaránt kiváló.4

A McGill Egyetem kutatóinak sikerült a tojáshéjat nagy precizitással igen vékony szeletekre vágni, és „megállapították, hogy a héj szilárdságát egy nanoszerkezetű anyagnak köszönheti, amely a tojáshéjban található oszteopontin nevű fehérje egyik alkotóeleme”.5 Felfedezték, hogy az oszteopontin egyfajta kötőanyag szerepét tölti be, amely elősegíti a tojáshéj szuperszerkezetének kialakítását, szabályozza a vázszerkezet felépítését, valamint a kalciumkarbonát héjon belüli eloszlását. Az oszteopontin aránya a külső rétegben magasabb, ez zártabb és tömörebb szerkezetet eredményez, ami lehetővé teszi, hogy a héj kívülről kellő védelmet nyújtson a csibe számára, amíg az felkészül a kikelésre. Viszont a belső réteg jóval kevesebb oszteopontint tartalmaz. Ennek köszönhetően itt ritkásabb, lazább nanoszerkezetet figyeltek meg, ezáltal a kalciumkarbonát itt könnyebben hozzáférhető, vagyis a belső rétegek sokkal könnyebben oldhatóak.

Tojáshéj és parányi fogacskák

Jenny Arms

Uberprutser CC BY-SA 3.0 via Wikipediachicken

A tojáshéj ilyen bámulatos, céltudatos tervezettsége mellett a kiscsibéknek van egy zseniális eszközük, ami a kinti világba való kiszabaduláshoz kell – ez pedig a tojásfog. Ez egy szarududor a felső csőrkáva csúcsán, ami az embrionális szakasz 7. napján indul fejlődésnek.

A csibe a kikelés előtt nagyjából három nappal már egyre nehezebben jut elegendő oxigénhez a tojáshéj pórusain keresztül, ezért a „fogas” csőre segítségével elkezd lyukat fúrni a hártyán a légzsákhoz, amely a tojás tompa végén helyezkedik el. Az ebben található levegő többletoxigénhez juttatja a csibét, hogy az képes legyen megbirkózni a „kitörés” közelgő feladatával.

A megfelelő időben a csibe nyaka mögött található egyik izom elkezd összehúzódni, arra ösztönözve a csibét, hogy az apró „fogával” átüsse a külső membránt, majd magát a héjat. Többezer ütést mér a héjra, miközben az óramutatóval ellentétes irányban körbe-körbe forog a tojás tompa felén. Ez az óriási feladat megkívánja, hogy többórás pihenőket tartson az egyes mozgássorozatok között.

Végre megtörténik! Szabad levegő! Sikerült! Egy nagy ütéssel a csibe „megszületik”. Kimerülten, nedvesen és ragacsosan. A tojásfog fokozatosan leszárad, végül leesik ennek a tervszerű folyamatnak a befejezéseként, amelynek genetikai információi a DNS-be mindig is bele voltak programozva.

Jenny Arms nyugalmazott ausztrál középiskolai tanár. Világi és egyházi intézményekben egyaránt tanított. Jelenleg az USA-beli Victoria államban él.

Az oldhatóság kettős funkciója

A tojáshéjkutatás csúcspontja természetesen a kikelés. A nanoszerkezet bepillantást enged abba, hogy ennek csodálatosan tervezett kettős funkciója miként teszi lehetővé a csibe kikelését. A héj belső rétege az embrió növekedésével és fejlődésével párhuzamosan változik. A csibe csontozatának fejlődéséhez kalciumra van szükség, ehhez pedig a legbelső héjréteg oldódása révén jut hozzá.

Ez az oldódási folyamat mindazonáltal nemcsak a csontfejlődés elősegítésében játszik szerepet, hanem egyúttal a tojáshéj belső felületének gyengülését is eredményezi, ezáltal segítve a kifejlődött csibét a kikelésben, rendszerint a 21. napon.

E folyamatok nanoszerkezeti szintű megfigyelése érthetőbbé tette számunkra a tojáshéj tervezett tulajdonságait. A kutatók kiemelték, hogy „az ehhez hasonló folyamatok lehetővé teszik a héj általános rétegszerkezetének megtartása, egyúttal bizonyos mértékű vékonyodás és szilárdságvesztés mellett olyan tulajdonságok kialakítását, amelyek elengedhetetlenek ahhoz, hogy a csibe a kikelés során át tudja törni a héjat”.

Lehetséges előnyök

Az utóbbi nanoszerkezeti kutatási eredmények jó szolgálatot tettek a biológiai ihletettségű fejlesztések számára, pl. új anyagszerkezetek tervezésében vagy erősebbé tételében, valamint a biológiai szerkezetek oldhatóságának jobb megértésében. E felfedezések az agrár-élelmiszeripari termelési szektor szempontjából is rendkívül jelentősek, ti. „a baromfiágazatban a tojáshéjminőség jelenti az egyik legnagyobb gondot, ugyanis a törött vagy repedt tojások aránya 13 és 20 százalék között változik (utat nyitva a kórokozók számára).6 Dr. Mark McKee, egy másik tanulmány szerzője kifejti, „Annak megértése, hogy az ásványi anyagok nanostruktúrája hogyan erősíti a tojáshéj szerkezetét, segítségünkre lehet abban, hogy a tojótyúk-állomány specifikus genetikai szelekciója révén egyenletesen keményebb héjú tojásokat termeljünk a nagyobb élelmiszerbiztonság érdekében.”5

Van-e erre evolucionista magyarázat?

A kutatók még a tojáshéj immár szinte nyilvánvalóan tervezett szerkezeti tulajdonságainak birtokában, sőt, még egyes ilyen tulajdonságok lemásolásában rejlő lehetőségek láttán is a szokásos tisztelettel adóznak az evolúciónak. McKee így vélekedik erről: „Ha jól meggondoljuk, az a legjobb, ha magunk is a természet és a biológia által ihletett anyagokat állítunk elő, hiszen nemigen tudnánk felülmúlni a többszázmillió éves evolúció tökéletesre csiszolt eredményeit.”7 Viszont az említett tanulmány említést sem tesz arról, hogy vajon a gyakorlatban mi módon alakulhatott ki többszázmillió év alatt lépésről lépésre történő evolúció által egy ilyen csodálatos biológiai ásványszerkezet a fejlődő élet védelmére. Ha valamit leírunk, az már úgy is van? Mintegy varázsütésre?

Ám a tojás évmilliókon át zajló, véletlenszerű változások sorozatával történő kifejlődése számos ellentmondásba ütközik. Ennek a meglehetősen bonyolult szerkezeti és erőegyensúlynak ugyanis különböző módon kellett volna kialakulnia, az egyes fejlődési szakaszoknak megfelelően. Csakhogy egy kívülről nem eléggé kemény tojáshéj nem védi meg a csibét. Ha pedig a belső oldódási folyamat nem megy végbe, akkor nem állna rendelkezésre elegendő kalcium a csontozat fejlődéséhez, sőt, nem is tudna kikelni a csibe, mivel nem tudná feltörni a héjat. Ha pedig a héj elvékonyodása korán történik, azzal veszélybe kerülne annak védelmi szerepe. Hogyan szaporodhattak a mai baromfik ősei többmillió éven át úgy, hogy ez a folyamat még nem volt tökéletes? Hogy keletkezhettek így újabb és újabb generációk?

Az említett kutatás csupán töredékét vizsgálta annak a számos mechanizmusnak, amely a tojáshéj szerkezetében és működésében részt vesz. Megemlíthetjük többek között azokat a fehérjéket, amelyek szerepéről még igen keveset tudunk. Azt leszögezhetjük, hogy a tojáshéj tökéletes tervezettségéért8 nem az evolúciót illeti dicséret, hanem a teremtő Istent, akiről így ír a Biblia: „Méltó vagy, Urunk és Istenünk, hogy tied legyen a dicsőség, a tisztesség és a hatalom, mert te teremtettél mindent, és minden a te akaratodból lett és teremtetett” (Jel 4:11).

Fotók: CC-BY-NC-4.0 Athanasiadou, D. et al., Ref. 4.osteopontin

Annak személtetésére, hogy az oszteopontin (OPN) miként befolyásolja a nanoszerkezetet mesterségesen létrehozott kalciumkarbonátban, kalcitkristályokat fejlesztettek a jelenlétében. Az A, B és C ábrákon látható, hogy a mesterségesen előállított kalciumkarbonát mintához először nulla, majd kis-, végül nagy mennyiségű oszteopontint adtak. Megfigyelhető, hogy az alacsony oszteopontin-koncentráció esetén mért nanoszerkezeti forma a mesterséges kalciumkarbonátban hasonlóan alakult a tojáshéj belső felületében megfigyelhető szerkezethez, míg a magas oszteopontin-koncentráció a tojáshéj külső felületéhez hasonló nanoszerkezetet eredményezett.

Hivatkozások és megjegyzések

  1. Fabry, M., Now you know: which came first, the chicken or the egg?, time.com, 21 September 2016. Vissza a szöveghez.
  2. Attenborough, D., Attenborough’s Wonder of Eggs, screened on BBC 2, 31 March 2018. Vissza a szöveghez.
  3. Science Buddies, Porous science: How does a developing chick breathe inside its egg shell? scientificamerican.com, 3 May 2012. Vissza a szöveghez.
  4. Athanasiadou, D., and 14 others, Nanostructure, osteopontin, and mechanical properties of calcitic avian eggshell, Science Advances 4(3) eaar3219, 2018 | doi: 10.1126/sciadv.aar3219. Vissza a szöveghez.
  5. McGill University, Cracking eggshell nanostructure: New discovery could have important implications for food safety, phys.org, 30 March 2018. Vissza a szöveghez.
  6. Chien, Y.C., and 3 others, Ultrastructural matrix-mineral relationships in avian eggshell, and effects of osteopontin on calcite growth in vitro, J. Structural Biology, 163(1):84–99, 2008 | doi: 10.1016/j.jsb.2008.04.008. Vissza a szöveghez.
  7. Davis, N., Scientists solve eggshell mystery of how chicks hatch, theguardian.com, 30 March 2018. Vissza a szöveghez.
  8. Catchpoole, D., What’s in an Egg? Unscrambling the mysteries, Creation 24(3):41–43, 2002; creation.com/egg. Vissza a szöveghez.