Секрет одновременной прочности и легкости ганоидной чешуи многоперых рыб в четырехслойном "дизайне": ганоин, дентин, изопедин и базальная костная пластинка в нужном соотношении практически не ограничивают подвижность тела, при этом отлично защищают от зубов хищников.

Кристина Ортиц и её коллеги из Массачусетского Технологического Университета исследовали не только ультраструктуру, но и механические свойства каждого из упомянутых слоев чешуи сенегальского полиптеруса Polypterus senegalus.

Методом микроиндентирования, когда микроскопический трёхгранник вдавливается в исследуемую поверхность, учёные показали, что наружный слой ганоина самый твердый и наиболее устойчив к острым "зубоподобным" проникновениям. Подлежащий дентин мягче и распределяет энергию потенциального повреждения за счет пластической деформации. Следующий слой изопедина построен подобно фанере, создавая вторую линию защиты от глубоких проникновений.

В опубликованной в Nature Materials работе Ортиц подтвердила, что естественный отбор чаще всего работает по принципу максимального КПД – толщина и структура слоев чешуи оказались максимально соответствовали модельной ситуации "протыкания острым зубом". Даже малейшие изменения неминуемо привели бы к существенной потере прочности.

Результаты работы авторы планируют применить для изучения эволюции рыб, а кроме того – для проектирования индивидуальной брони, котрая будет существенно превосходить существующую по своим характеристикам.