Божа корівка Супер адгезія завдяки геніальній суміші - складна суміш матеріалів дозволяє пухким
Складна суміш матеріалів дозволяє пухким жукам навіть ходити по стінах
Сонечко не зовсім одна з легковажних серед комах. Тим не менше, досить пухка тварина може вибігти майже з вертикальних стін. Німецькі дослідники тепер пояснили, чому: клейові щетинки на стопі жука настільки геніально розроблені, що вони досить гнучкі, щоб прилипати, але в той же час досить міцні, щоб утримувати вагу жука. Суміш матеріалів, що робить це можливим, настільки складний, що ми поки що не можемо відтворити його штучно, як повідомляють дослідники в журналі "Nature Communications".
Біг по стінах або ходьба догори дном по поверхнях - це можуть зробити не тільки домашні мухи та комарі, але й багато інших комах. Сонечка також є частиною цього: міцність їхніх ніг прилипає принаймні настільки велика, щоб підняти їх досить пухке тіло стеблами рослин та віконними рамами. Однак за допомогою яких структур їм це вдається, до цього було невідомо. Ян Міхельс та його колеги з Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) зараз застосували спеціальні методи мікроскопії, конфокальну лазерну скануючу мікроскопію та атомно-силову мікроскопію, щоб уважніше розглянути ноги сонечок.
Занадто гнучка - це теж не добре
"Щоб комаха прилипала до поверхонь, клейові структури ніг і пальців ніг повинні мати якомога більшу площу контакту з землею", - пояснюють дослідники. Як ми знаємо це з геккона або домашньої мухи, ноги таких альпіністів, як правило, покриті незліченною кількістю дрібних розгалужених волосків. Однак тут є дилема: з одного боку, ці волоски повинні бути якомога м’якшими та податливими, щоб мати можливість чіплятися за поверхню. Однак з іншого боку занадто гнучкі клейові щетини легко втрачають свою стійкість і зісковзують. Зокрема, сонечко зі своєю вагою, яка не є незначною для комахи, має знайти тут правильний баланс.
Пухка комаха вирішила цю проблему геніальним способом, як зараз показують дослідження Майкельса та його колег: Як і слід було очікувати, кожна нога жука оснащена безліччю дрібних волосків, що дозволяють їй прилипати до поверхонь. Але тепер приходить хитрість: "Наші результати тестів показують, що різні частини цього волосся мають різний склад і властивості", - повідомляє Міхельс.
Хоча коріння волосся відносно тверді і жорсткі, матеріал на кінцях волосся досить м'який і еластичний.
Твердий зверху і м’який знизу
Ця різниця помітна, серед іншого, в тому, що коріння та кінчики містять різну кількість білкової смоли. Цей білок зустрічається у комах у багатьох місцях, де потрібна гнучкість. Наприклад, у крилах, в суглобах ніг, а також у приклеєному волоссі сонечок. Завдяки цьому їх більше в підказках, і це робить їх особливо гнучкими. Вчені підозрюють, що кінчики волосся можуть краще адаптуватися до існуючих нерівностей, і це призводить до кращої адгезії жуків до шорстких поверхонь.
Завдяки цій геніальній техніці поєднання сонечко дозволяє уникнути проблеми стабільності - і може безпечно підніматися майже по вертикальних стінах. Для таких дослідників, як Міхельс або його колега Станіслав Горб, такі висновки є не просто основними дослідженнями: вони спеціально шукають натхнення в природі для виробництва нових матеріалів або вдосконалення вже існуючих. Однак матеріальний склад клейкого волосся сонечок настільки складний, що в даний час немає матеріалу, за допомогою якого можна було б штучно його відтворити. "У цьому випадку природа - це, так би мовити, сонечко на крок попереду нас", - робить висновок Майкельс, сподіваючись на матеріалознавство, яке "зараз на черзі". (Nature Communications, 2013; doi: 10.1038/ncomms2576)
(Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 14.08.2013 - NPO)