Чим чіпляються гекони?
Відео: Голчастий тритон (Pleurodeles waltl)
Ледь помітний жирний осад, виявлений в слідах геконів, нарешті може вирішити загадку чудової здатності цих ящірок приклеюватися до стін і стель.
Відео: НЕПРАВДА Про ТВАРИН!
Фото Ali Dhinojwala / University of Akron.
Попередні дослідження показали, що гекони не користуються клейкими речовинами або присосками. За ці подвиги несе відповідальність ван-дер-ваальсово взаємодія між мікроскопічними білковими щетинками на подушечках лап геконів і поверхнею, за яку вони чіпляються, ігноруючи силу тяжіння.
Проте дослідники з Університету Акрона (США) помітили, що в слідах гекона щось є. Аналіз залишків показав, що вони складаються в основному з фосфоліпідів з фосфохоліновимі кінцевими групами. Крім того, виявлені переважно гідрофобні метилові і метиленові групи, а також повна відсутність води в місці контакту подушечки пальця з поверхнею.
Присутність ліпідів досі ніколи не розглядалося в моделях адгезії геконів.
Бути може, коли-небудь на їх основі вдасться створити багаторазову клейку стрічку і інші продукти, що володіють всіма властивостями лап геконів? ..
Результати дослідження опубліковані у виданні Journal of the Royal Society Interface.
Дивовижна здатність геконів без праці повзати по абсолютно гладких поверхнях пояснюється простими фізичними законами.
Їх вміння чіплятися є результат явища контактної електризації, а зовсім не дії вандерваальсова сил, як вважалося раніше. До такого висновку прийшли вчені з університету Ватерлоо в Канаді, які вивчали електростатичні взаємодії між ногами ящірки і двома типами різних поверхонь.
Гекони володіють унікальною структурою лап. Кожна з них стоп покрита шарами мікроскопічних, схожих на волоски структур, які поділяються на ще більш дрібні щетинки. З огляду на їх малого розміру щетинки утворюють дуже щільний контакт з будь-якою, навіть абсолютно гладкою поверхнею. Кожен волосок сприяє лише невеликій тяжінню, але разом вони виробляють комбіновану силу зчеплення близько 10 Ньютонів для кожної лапки, що дозволяє геконам висіти на стелі, прикрепившись всього однією ногою.
Відповідно до загальноприйнятої теорії, тяжіння є результатом так званих вандерваальсова сил. Це слабкі диполь-дипольні сили, що діють між сусідніми атомами і молекулами в результаті перерозподілу концентрації електронів.
Щоб перевірити справедливість даної теорії, Олександр Пенлідіс (Alexander Penlidis) і його колеги вивчали на мікроскопічному рівні здатності гекона до прилипання до будь-яких поверхонь. Вони виявили, що ефект контактної електризації виникає коли два матеріали (ноги і поверхні) стикаються і обмінюються електричними зарядами. Результатом є чистий негативний електростатичний заряд у одного матеріалу і позитивний заряд в іншого, що викликає силу тяжіння між ними.
Гекони здатні повзати по абсолютно гладких поверхнях (фото Wikimedia Commons).
В рамках експерименту фізики виміряли електричні заряди і адгезійні сили, що виникають при зіткненні лап гекона з двома типами полімерних поверхонь - одна з тефлону AF і інша з полидиметилсилоксана. В обох випадках при контакті лапи гекона виявлялися позитивно зарядженими, а поверхні, відповідно, набували негативний заряд.
Крім того, сила адгезії корелювала з величиною електростатичного заряду, який був згенерований. Незважаючи на те, що тефлоновая поверхня має менший потенціал для генерації вандерваальсова сил, саме з нею у гекона вийшло створити найбільшу зчеплення. Це, на думку дослідників, говорить про те, що саме контактна електризація грає основну роль в здатності геконів до адгезії. Результати дослідження були описані в статті, опублікованій в виданні Journal of the Royal Society Interface.
Дане відкриття є першим за 80 років спростуванням загальноприйнятої теорії про те, що електростатичні взаємодії не мають відношення до "липкості" лап гекона. Пенлідіс і його колеги вважають, що їх дослідження бере початок ще в 1934 році, коли німецький учений Вольф-Дітріх Делліт (Wolf-Dietrich Dellit) проводив свій власний експеримент.
Природа наділила лапи гекона особливими щетинками, що створюють ультратесний контакт з поверхнею (фото Wikimedia Commons).
Тоді фізик використовував іонізоване повітря, який нейтралізував б електростатичні взаємодії, і направив його в бік лап гекона, прив`язаного до металевої поверхні. Однак дія повітря не набуло ніякої впливу на здатності тварини. Пенлідіс пояснює, що спостереження Делліта відповідає їхнім висновком, оскільки контакт між щетинками і поверхнею наскільки тісний, що іонізовані молекули в повітрі просто виявляються не в змозі проникнути між ними, щоб нейтралізувати взаємодія.
У зв`язку з цим відкриттям залишаються без відповіді поки тільки два питання: як гекон утримується на більш грубих і нерівних поверхнях і чому в процесі еволюції ці тварини придбали таку незвичайну здатність. Першим питанням Пенлідіс і його колеги обіцяли зайнятися найближчим часом, але на другий зможуть відповісти тільки біологи.
