Блог компании ua-hosting.company. Достаточно беглого взгляда на некоторых представителей флоры и фауны, чтобы убедиться в безграничности возможных исходов эволюции. Физиологические особенности тех или иных существ могут казаться нам странными, но для их обладателей — это в первую очередь функциональные атрибуты, необходимые для выживания. Не удивительно, что многие природные умения различных существ стали объектом научных исследований в области бионики, когда человек пытается воспроизвести их для дальнейшего применения в создании новых материалов и устройств.

Летучие мыши, пауки, медузы и многие-многие другие обитатели Земли стали источником вдохновения в бионике благодаря своим удивительным особенностям. И гекконы не исключение. Ученые из Национального института стандартов и технологий (США) изучили умение гекконов прилипать к любым поверхностям, установив, что секрет этого таланта не только в необычной структуре поверхности их лапок, но и в специальных молекулах.

Что это за молекулы, как ученые их нашли, и насколько они важны для гекконов, чтобы не падать с потолка? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Гекконы на самом деле это не вид, а очень многочисленное семейство, насчитывающее порядка 950 видов. Обитают они преимущественно в теплых регионах планеты. Рацион гекконов по большей степени состоит из насекомых и сока плодов, но есть виды, которые не брезгуют перекусить своими более мелкими сородичами.

Геккон вида токи (Gekko gecko).

Гекконы обладают удивительной способностью ползать по любым поверхностям в любых условиях. Они могут взобраться по стене и бегать вниз головой по потолку, как будто для них законы физики не писаны. Этот талант используется для побега от хищников, ловли добычи (обычно насекомых) и для очень драматичных боев за территорию или потенциального партнера, напоминающих ту самую сцену из фильма «300 спартанцев».

Тут отчетливо видны те самые «липкие» подушечки на пальцах геккона.

На подушечках пальцев гекконов имеются микроскопические волоски (щетинки), которые и обеспечивают им сцепление с поверхностью (изображение №1).

Изображение №1

Каждая щетинка представляет собой пучок спатул с уплощением на конце, что обеспечивает адгезивный контакт с поверхностью. Ветви щетинок происходят из наружного эпидермального слоя чешуи геккона. Массивы щетинок в основном состоят из β-белков, которые обеспечивают жесткость ткани, необходимую для постоянного прикрепления и отсоединения.

Механизм адгезии гекконов был в центре внимания исследований в области биомеханики и материаловедения в течение многих лет. Некоторые исследования пришли к выводу, что сцепление щетинок геккона к поверхности обусловлено взаимодействием Вандер-Ваальса, в то время как другие труды отметили заметную роль воды. В этих и других ранних исследованиях игнорировалась химия поверхности щетинок, так как считалось, что она имеет второстепенное значение.

Сейчас же можно уверенно сказать, что химия все же важна. К примеру, вибрационная спектроскопия и ядерный магнитный резонанс указывают на важную роль липидов и кислотно-основных взаимодействий в адгезии гекконов.

Ученые отмечают, как и в любом явлении адгезии, внешняя молекулярная структура щетинок определяет механический и химический контакт во время адгезии. Следовательно, подробная информация о химическом состоянии поверхности щетинок может быть крайне полезна для будущих бионических применений.

Недавно было замечено, что массивы щетинок геккона имеют связанные с ними липиды. Известно, что липиды располагаются в эпидермисе рептилий по схеме «кирпич и раствор». Липиды также были обнаружены в следах гекконов, внутри щетинок и на поверхности ткани щетинок. Липиды играют важную роль в различных биологических системах, включая эпидермис млекопитающих, рептилий и птиц, где они, помимо прочего, выполняют функцию водного барьера. Также было доказано, что липиды играют роль в самосборке белков в биссусных нитях мидий и, таким образом, способствуют адгезивным свойствам мидий.

Липиды потенциально могут сделать белковую ткань щетинки гидрофобной, что часто является основой для самоочищающихся структур, и тем самым могут поддерживать такие свойства щетинок геккона.