Новое исследование предполагает, что живущая на деревьях саламандра может контролировать свою хватку на коре деревьев, перекачивая кровь в кончики пальцев ног и откачивая ее. Эта довольно хитрая стратегия может быть однажды воспроизведена в человеческих технологиях, таких как цепкие протезы рук и многоразовые клеи.
Обитает в северо-западном регионе Тихого океана в Северной Америке, странствующая саламандра (Aneides vagrans) живет высоко в кронах гигантских прибрежных секвой.
Как и летяга, она способна прыгать и планировать с дерева на дерево. И само собой разумеется, что саламандра должна надежно приземляться — если она потеряет сцепление и упадет на лесную подстилку, ей придется долго подниматься обратно.
Ученые уже заметили, что заполненные кровью полости (они же синусы) были легко видны внутри квадратных полупрозрачных кончиков пальцев саламандры. Было высказано предположение, что они могут использоваться для насыщения крови кислородом через газопроницаемую кожу амфибии, возможно, даже функционируя как жабры.
Теперь, однако, похоже, что кровеносные синусы могут вместо этого использоваться для регулировки давления, оказываемого пальцами на кору, и для увеличения или уменьшения их площади контакта.
«Я готов к своему крупному плану» – возможно, что другие саламандры обладают тем же механизмом сцепления кончиками пальцев, что и Aneides vagransКристиан Браун
Постдокторант Университета штата Вашингтон Кристиан Браун впервые начал интересоваться кончиками пальцев ног, когда он работал «экспертом по саламандрам» для документального фильма о природе. При просмотре крупных планов бродячих саламандр, взбирающихся по поверхностям, он и помощник оператора Уильям Голденберг заметили, что кровь приливала к кончикам пальцев ног существ прямо перед тем, как они делали каждый шаг.
Это наблюдение привело к исследованию, проведенному Брауном, Голденбергом и коллегами с участием трех живых A. vagrans, собранных в диких местах северной Калифорнии. Пока животные пробирались по горизонтально или вертикально ориентированному прозрачному акриловому листу, камера, снимавшая через другую сторону этого листа, снимала очень крупным планом их пальцы ног в действии.
Было обнаружено, что кровеносный синус в каждом кончике пальца почти полностью разделен на две параллельные камеры мембраной, проходящей посередине. Однако кровь может по-прежнему течь в любом направлении из камеры в камеру. Ее также можно полностью слить из каждой пазухи или закачать, чтобы полностью заполнить каждую пазуху.
Новая установка для съемки кончиков пальцев ног Кристиан Браун
Изучив отснятый материал, ученые отметили, что распределение крови по кончикам пальцев ног было не только асимметричным (от пальца к пальцу и даже в пределах каждой пазухи), но и менялось в зависимости от того, стояли ли саламандры, шагали, висели или карабкались.
Итак, как же такое расположение могло помочь существам удерживать равновесие?
Для начала, возможно, что при избирательном набухании одной пазухи — или даже одной стороны одной пазухи — кончик пальца может временно вклиниваться в канавку в коре при лазании.
С другой стороны, когда пазуха обескровлена, кончик пальца смягчается и, таким образом, лучше соответствует контурам коры под ней. Его площадь контакта с этой корой также увеличивается, что позволяет вертикально ориентированной саламандре без усилий висеть на месте.
Тем не менее, когда животное отрывает ногу от коры, чтобы сделать шаг вперед/вверх, ему нужно ослабить хватку. Этого можно добиться, накачав синус кровью, сделав кончик пальца более твердым, круглым и жестким, тем самым уменьшив площадь его контакта с корой.
Теперь ученые планируют провести дальнейшие исследования, чтобы лучше понять, что на самом деле происходит, с прицелом на использование аналогичного механизма в человеческих технологиях. Неродственная клейкая лента, вдохновленная силой прилипания ног геккона, уже представлена на рынке.
«Это пилотное исследование не фиксировало шаги и не изучало активность крови во время регулировки захвата», — говорит нам Браун. «Мы знаем, что кровь можно контролировать бок о бок, потому что мы наблюдали, как концентрация крови меняется в одном синусе за раз, а также в обоих одновременно, что означает, что [саламандры] способны осуществлять точный контроль между сторонами, но мы все еще не до конца понимаем, когда одна сторона может опорожняться или наполняться по сравнению с другой».
Статья об исследовании, в котором также участвовали ученые из Университета Гонзага, была недавно опубликована в Журнале морфологии.