Beruška Super priľnavosť vďaka dômyselnej zmesi - komplexná zmes materiálov umožňuje bacuľatosť
Komplexná zmes materiálov umožňuje bacuľatým chrobákom vyjsť dokonca aj po stenách
Lienka nepatrí práve medzi ľahké váhy medzi hmyzom. Napriek tomu pomerne bacuľatému zvieraťu môže dôjsť takmer z vertikálnych stien. Nemeckí vedci teraz objasnili prečo: Lepiace štetiny na nohe chrobáka sú vyvinuté tak dômyselne, že sú dostatočne pružné na to, aby sa držali, ale zároveň dostatočne tvrdé na to, aby držali váhu chrobáka. Zmes materiálov, ktorá to umožňuje, je taká zložitá, že ju nemôžeme - zatiaľ - umelo znovu vytvoriť, ako uvádzajú vedci v časopise „Nature Communications“.
Beh po stenách alebo chôdza po povrchoch - to dokážu nielen muchy a komáre, ale aj mnoho iného hmyzu. Jeho súčasťou sú aj lienky: adhézna sila ich nôh je minimálne taká veľká, aby ich dosť bacuľaté telo ľahko zdvihli pomocou stoniek rastlín a okenných rámov. S pomocou ktorých štruktúr sa im to podarilo, však nebolo doteraz známe. Jan Michels a jeho kolegovia z Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) teraz používajú špeciálne mikroskopické techniky, konfokálnu laserovú skenovaciu mikroskopiu a mikroskopiu s atómovou silou, aby sa bližšie pozreli na nohy lienok.
Príliš flexibilné tiež nie je dobré
„Aby sa hmyz mohol prilepiť na povrch, musia mať adhézne štruktúry jeho nôh a prstov čo najväčšiu kontaktnú plochu so zemou,“ vysvetľujú vedci. Ako je známe napríklad z gekona alebo muchy domácej, nohy takýchto horolezcov sú zvyčajne pokryté nespočetnými jemnými rozvetvenými vlasmi. Existuje však dilema: Na jednej strane musia byť tieto chĺpky čo najjemnejšie a poddajnejšie, aby sa mohli pevne prilepiť k povrchu. Na druhej strane však nadmerne pružné lepiace štetiny ľahko stratia svoju stabilitu a skĺznu. Najmä lienka musí so svojou hmotnosťou, ktorá nie je pre hmyz nezanedbateľná, tu nájsť správnu rovnováhu.
Bucľatý hmyz vyriešil tento problém dômyselným spôsobom, ako ukazujú štúdie Michelsa a jeho kolegov: Podľa očakávania je každá noha chrobáka vybavená mnohými malými chĺpkami, ktoré umožňujú priľnutie k povrchom. Teraz však prichádza zvýraznenie: „Naše výsledky testov ukazujú, že rôzne časti týchto vlasov majú odlišné zloženie a vlastnosti materiálu,“ uvádza Michels.
Zatiaľ čo korienky vlasov sú pomerne tvrdé a tuhé, materiál na koncoch vlasov je dosť mäkký a elastický.
Zhora tvrdá a zospodu mäkká
Tento rozdiel je viditeľný okrem iného v tom, že korene a končeky obsahujú rôzne množstvá bielkoviny resilínu. Tento proteín sa vyskytuje v hmyze na mnohých miestach, kde je vyžadovaná flexibilita. Napríklad v krídlach, v kĺboch nôh a tiež v priľnavých vlasoch lienok. Vďaka nim je ich v špičkách viac a vďaka tomu sú obzvlášť flexibilné. Vedci majú podozrenie, že sa hroty vlasov môžu lepšie prispôsobiť existujúcim hrboľom, čo vedie k lepšej adhézii chrobákov na drsné povrchy.
Pomocou tejto dômyselnej kombinovanej techniky sa lienka vyhne problémom so stabilitou - a môže bezpečne vyliezť takmer na zvislé steny. Pre vedcov ako Michels alebo jeho kolega Stanislav Gorb nie sú tieto zistenia iba základným výskumom: Hľadajú najmä inšpiráciu v prírode, aby mohli vyrobiť nové materiály alebo vylepšiť tie súčasné. Materiálové zloženie lepiacich vlasov lienok je však také zložité, že v súčasnosti neexistuje materiál, pomocou ktorého by bolo možné ich umelo znovu vytvoriť. „V tomto prípade je príroda, takpovediac, lienka krok pred nami,“ uzatvára Michels v nádeji, že pre náuku o materiáloch bude „teraz na rade“. (Nature Communications, 2013; doi: 10,1038/ncomms2576)
(Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 14. 8. 2013 - nezisková organizácia)