Inilah pertanyaan tentang ayam dan telur yang mungkin belum pernah Anda dengar sebelumnya: Bagaimana mungkin telur bisa sangat sulit pecah dari luar, namun begitu mudah bagi seekor ayam kecil yang lemah untuk mematuk dari dalam?
Ini pertanyaan sulit untuk dipecahkan. Kulit telur diperkirakan berubah saat anak ayam tumbuh di dalam. Ketika makhluk itu berkembang, bagian-bagian dari kulit telur bagian dalam larut dan burung kecil yang tidak jelas memasukkan sebagian kalsium itu ke dalam tulang-tulangnya. Tetapi masih belum jelas bagaimana proses ini mempengaruhi struktur kulit telur. Sekarang, seperti yang dilaporkan Nicola Davis dari The Guardian, sebuah studi baru di Science Advances menunjukkan bahwa ini semua tentang struktur nano telur dan bagaimana perkembangannya dengan makhluk yang tumbuh di dalamnya.
Untuk mengurai misteri dan mempelajari struktur telur, para peneliti di McGill University menggunakan sinar ion terfokus baru yang memungkinkan mereka memotong bagian kulit yang sangat tipis, menurut siaran pers. Mereka kemudian menganalisis bagian tipis ini menggunakan mikroskop elektron untuk mempelajari struktur cangkang.
Tim memeriksa kulit telur yang telah dibuahi diinkubasi selama 15 hari dan membandingkannya dengan telur yang tidak subur. Seperti yang dilaporkan Laurel Hamers di ScienceNews, mereka menemukan bahwa kunci ketangguhan telur tampaknya adalah pembentukan struktur mikro, yang dipandu oleh protein. Mereka memfokuskan analisis mereka pada satu protein tertentu yang disebut osteopontin, yang ditemukan di seluruh cangkang dan diyakini sangat penting dalam organisasi struktur mineral.
Seperti yang dijelaskan Davis, osteopontin tampaknya bertindak sebagai "perancah" yang memandu struktur dan kepadatan mineral dalam cangkang, khususnya kalsium. Dalam telur yang dikembangkan, mineral di lapisan luar cangkang padat dan kaya dengan osteopontin. Tetapi lapisan telur bagian dalam memiliki struktur nano yang berbeda, yang memiliki lebih sedikit osteopontin dan kepadatan mineral yang lebih rendah.
Dalam telur yang tidak diinkubasi, struktur nano tidak berubah. Tetapi dalam telur yang dibuahi dan diinkubasi, struktur telur bagian dalam tampak bergeser dari waktu ke waktu. Kalsium dipindahkan ke anakan dan bagian dalam cangkang menjadi semakin lemah, membuatnya lebih mudah bagi makhluk itu untuk menerobos. Cangkang bagian dalam juga menjadi lebih bergelombang, yang menurut para peneliti memberikan area permukaan yang lebih luas untuk reaksi kimia yang melepaskan kalsium pada anak-anak ayam.
"Semua orang berpikir kulit telur itu rapuh— [ketika] kita berhati-hati, kita 'berjalan di atas kulit telur' — tetapi kenyataannya, karena ketipisannya, mereka sangat kuat, lebih keras daripada beberapa logam, " kata rekan penulis Marc McKee dari McGill kepada Davis. "Kami benar-benar memahami sekarang pada skala hampir molekuler bagaimana sebuah kulit telur dirakit dan bagaimana itu larut."
Seperti yang dilaporkan Hamers, osteopontin kemungkinan mengganggu pembentukan teratur kristal kalsium dalam cangkang, menciptakan cangkang yang lebih kuat. Pada skala nano, pengenalan protein mencegah pembentukan struktur kristal yang halus dan seragam. Sebaliknya, itu menyebabkan struktur menjadi lebih tidak menentu, yang memperkuat cangkang luar. Itulah alasan mengapa celah pada telur membentuk pola zig-zag alih-alih terbelah dengan bersih — istirahat harus menemukan titik-titik lemah dalam perjalanannya melalui struktur kristal yang diacak.
Untuk menguji temuan mereka, Davis melaporkan bahwa tim membuat pengganti kulit telur mereka sendiri di laboratorium, dengan dan tanpa osteopontin. "Jika Anda tidak memasukkan protein ke dalam tabung reaksi, Anda akan mendapatkan kristal besar kalsium kalsit [kalsium karbonat] seperti yang akan Anda temukan di museum, " kata McKee kepada Davis. "Jika Anda melempar protein, itu memperlambat proses, itu tertanam di dalam kristal itu dan menghasilkan properti struktur nano yang sangat mirip dalam kristal sintetis dan mereka telah meningkatkan kekerasan."
Mengetahui struktur skala nano dari telur dapat menyebabkan jenis bahan baru, kata Lara Estroff, seorang insinyur Cornell yang tidak terlibat dalam penelitian ini, Hamers melaporkan. Para peneliti berpikir itu bahkan dapat meningkatkan keamanan makanan bagi telur. Sekitar 10 hingga 20 persen telur ayam retak dalam transportasi, menurut siaran pers, yang dapat menyebabkan kontaminasi salmonella. Memahami mengapa beberapa telur lebih kuat dari yang lain dapat membantu membiakkan ayam dengan telur yang lebih keras.
