Science | 自然界最坚韧的牙齿？

主要观点总结

本文介绍了石鳖牙齿的铁基磁铁矿矿化过程及其关键蛋白RTMP1的研究。石鳖牙齿具有极高的硬度和耐磨性，其关键成分磁铁矿使得石鳖能够轻松刮取岩石表面的藻类。研究发现，一种名为RTMP1的分子在将磁铁矿整合到牙齿中扮演核心角色。该发现不仅揭示了石鳖的造齿秘诀，更开启了人类设计仿生材料的新窗口。

关键观点总结

关键观点1: 石鳖牙齿的铁基磁铁矿矿化过程

石鳖牙齿具备极高的硬度和耐磨性，其关键成分磁铁矿是生物体内生成的最主要结晶态铁矿物。磁铁矿的生物矿化过程发生在齿舌囊中，这是一个特殊器官，内部容纳着舌状的齿舌结构。随着齿舌前端的磁铁矿沉积物因磨损脱落，后端会持续形成新牙齿以补充损耗。

关键观点2: RTMP1分子的关键作用

研究发现，一种名为RTMP1的分子在牙齿矿化过程中发挥核心作用。它可能通过协助氧化铁颗粒与几丁质纤维结合以及促进矿物形成等方式参与磁铁矿的形成。此外，RTMP1在齿尖周围上皮细胞中的分布与矿化阶段密切相关，表明它可能参与牙齿矿化的动态过程。

关键观点3: 实验证据验证RTMP1功能

研究人员通过体内和体外实验验证了RTMP1的功能。体内实验通过RNA干扰技术降低石鳖体内RTMP1的表达水平，结果发现其氧化铁矿化过程出现异常，直接证实了RTMP1在调控磁铁矿形成中的重要作用。此外，体外矿化实验表明，RTMP1能有效结合铁离子与几丁质纤维，促进氧化铁矿化。

关键观点4: 科学意义与应用前景

该研究推动了磁铁矿生物矿化机制的研究，为探究真核生物系统及细胞外环境中磁铁矿生物矿化的分子细节提供了新路径。此外，该研究发现还可能启发新型材料的研发，例如，在基底上构建磁性磁铁矿晶体图案、研发具有定制磁性的先进材料，以及设计新型耐磨与自锐材料等。