Виды змей из разных местностей раскрывают секреты поверхности за скользким успехом

Некоторые виды змей скользят по земле, другие карабкаются по деревьям, ныряют по песку или скользят по воде. Сегодня ученые сообщают, что химический состав поверхности змеиной чешуи варьируется у разных видов, обитающих на этих разных территориях. Полученные данные могут иметь значение для разработки прочных материалов, а также роботов, которые имитируют движения змей, пересекая поверхности, которые в противном случае были бы непроходимыми.


Исследователи представят свои результаты сегодня на весеннем собрании Американского химического общества (ACS).

Исследование началось в сотрудничестве с зоопарком Woodland Park в Сиэтле, объясняет Тобиас Вайднер, доктор философии, главный исследователь проекта. Один из биологов зоопарка сказал Вайднеру, что о химии поверхностей змей известно немногое. «У биологов обычно нет методов, позволяющих идентифицировать молекулы на самом внешнем слое поверхности, например, на чешуе змеи», – говорит он. «Но я химик – ученый-поверхностник – поэтому я чувствовал, что могу добавить что-то к картине с помощью методов моей лаборатории».

В этом первоначальном проекте исследователи обнаружили, что наземные змеи покрыты липидным слоем. Этот масляный слой настолько тонкий – всего один или два нанометра, – что его раньше никто не замечал. Команда также обнаружила, что молекулы в этом слое неорганизованы на чешуе на спине змеи, но высокоорганизованы и плотно упакованы на чешуе живота, что обеспечивает смазку и защиту от износа.

«Некоторые люди боятся змей, потому что думают, что они слизистые, но биологи говорят им, что змеи не слизистые; они сухие на ощупь», – говорит Вайднер. “Это правда, но это также нет Это правда, потому что в наномасштабе они действительно жирные и слизистые, хотя вы этого не чувствуете. Они «нанослимы».

В новом исследовании команда хотела выяснить, различается ли этой нанослойной поверхности у видов, адаптированных к различным средам обитания, – говорит Метте Х. Расмуссен, аспирант, который представляет последние результаты на встрече. И Вайднер, и Расмуссен учатся в Орхусском университете в Дании.

Работая с недавно сброшенной шкурой, Расмуссен сравнил химический состав поверхности земли, древесных и песчаных змей. Она использовала лазерную спектроскопию и технику электронной микроскопии, которая исследует химический состав поверхности, выбивая из нее электроны с помощью рентгеновских лучей. Проект был результатом сотрудничества с Джо Байо, доктором философии из Университета штата Орегон; Станислав Горб, доктор философии из Кильского университета и исследователи из Национального института стандартов и технологий США.

Расмуссен обнаружил, что у древесной змеи есть слой упорядоченных молекул липидов на животе, как и у наземной змеи. Но песчаная змея, ныряющая в песок, имеет упорядоченный липидный слой как на передней, так и на задней стороне. «С точки зрения змеи это имеет смысл», – говорит она. «Вы хотели бы, чтобы это снижение трения и износостойкость с обеих сторон, если вы окружены окружающей средой, а не только перемещаться по ней». Затем исследователи хотят выяснить, откуда берутся липиды, и посмотреть на различия между другими видами змей, включая тех, которые живут в воде. Они также хотели бы идентифицировать липиды, хотя Вайднер подозревает, что химический состав липидного слоя менее важен, чем организация и липидных молекул, которые он содержит.

Работа могла иметь широкое применение. «Скользящее движение змеи требует постоянного контакта с поверхностью, которую она пересекает, что предъявляет строгие требования к трению, износу и механической устойчивости», – говорит Расмуссен. Изучение того, как змеи поддерживают целостность своей кожи при столкновении с острыми камнями, горячим песком и другими проблемами, может помочь в разработке более прочных материалов.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments