Видео демонстрируют, как высокоскоростные языки саламандр и хамелеонов способствуют инженерным прорывам

от

Лабораторные исследования раскрывают механизмы природы, которые могут помочь решить задачи на Земле и за её пределами

В лаборатории Дебана в Университете Южной Флориды биология и инженерия сталкиваются, чтобы показать, как природные разработки однажды могут помочь решить проблемы на Земле и за её пределами.

Исследование, проведённое постдокторантом Юй Цзэн и профессором интегративной биологии Стивеном Дебаном, впервые показало, что саламандры и хамелеоны, несмотря на различия в эволюции, используют один и тот же механизм для запуска своих языков на молниеносной скорости.

Открытие опубликовано на обложке выпуска журнала Current Biology от 8 сентября. Оно не только углубляет наше понимание движений животных, но и указывает на новые возможности, вдохновлённые биологией.

Хамелеоны и саламандры живут в совершенно разных средах обитания: хамелеоны — в более тёплых условиях на деревьях или кустах, а саламандры процветают во влажных местах обитания, в том числе в подстилке из листьев и пещерах.

«Они никогда не встречались друг с другом в дикой природе», — говорит Цзэн. И всё же Цзэн и Дебан обнаружили, что обе группы разработали удивительно похожую «баллистическую» систему запуска языка.

«Они развили одинаковую архитектуру в своих телах для запуска языков на высокой скорости, — объясняет Цзэн. — Удивительно то, что они достигают этого, используя те же обычные ткани, сухожилия и кости, что и другие позвоночные».

Для Дебана, который изучает движения животных и физиологию более трёх десятилетий, приход Цзэна в его лабораторию расширил сферу его исследований на новую междисциплинарную территорию. Цзэн, ранее изучавший полёт насекомых, привнёс свежий взгляд на то, как животные перемещаются по воздуху и как эти идеи могут быть применены в технологиях.

Анализ видео, накопленный более чем за десять лет в лаборатории Дебана, показывает, что и саламандры, и хамелеоны могут выбрасывать свои языки со скоростью до 16 футов в секунду. Исследование впервые поставило эти виды рядом и выявило объединяющую механическую модель.

Механизм языка работает по принципу пращи. Этот механизм, по словам Дебана и Цзэна, имеет большой инженерный потенциал не только в лаборатории, но и в больницах, зонах стихийных бедствий и даже в космосе.

«Этот механизм можно масштабировать, используя мягкие или гибкие материалы, — говорит Цзэн. — Мы уже обсуждаем с инженерами возможные биомедицинские применения, например, устройства для устранения тромбов. В более крупных масштабах это может вдохновить на создание инструментов для извлечения предметов в труднодоступных местах, таких как разрушенное здание, или даже для захвата мусора в космосе».

Дебан и Цзэн планируют расширить свои исследования, чтобы изучить, как животные языки не только выбрасывают, но и втягивают с поразительной скоростью и точностью. Их работа отражает растущее движение в науке, называемое «биовдохновением», которое относится к разработке новых материалов, устройств или структур на основе решений, найденных в организмах.

«Приятно иметь объединяющую историю об этих удивительных языках, а также о потенциальных инженерных приложениях после стольких лет сосредоточения на биологии этих животных, — говорит Дебан. — Природа уже решила эти проблемы, теперь мы учимся адаптировать эти решения для себя».

Предоставлено Университетом Южной Флориды.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте