Ученые говорят, что слизь на языке хамелеона — идеальный клей для хищного ящера.
У хамелеона мощный, быстрый язык. Если один из этих красочных ящериц решит, что хочет перекусить, то ничего не подозревающая жертва окажется во рту животного в течение нескольких секунд. Хамелеон просто выстреливает свой длинный эластичный язык изо рта и убирает его обратно так же быстро, со сверчком или другим лакомым насекомым, который прилип к кончику его языка.
Но как получается, что снэк хамелеона остается прикрепленным к языку на протяжении этой «поездки»?
«Биологи выдвинули несколько гипотез о природе прилипчивости языка хамелеона, от всасывания до наличия липучки, — говорит Паскаль Дамман, физик из Университета города Монс в Бельгии. — На самом деле, этому может быть самое простое объяснение: липкая слюна».
«Немного слизи, вероятно, делает кончик языка хамелеона очень липким», -говорится в статье, опубликованной в понедельник в журнале Nature Physics. Он примерно в 400 раз более клейкий, чем человеческая слюна. «Примерно такой же вязкости как мед», — говорит доктор Дамман.
«То, что мы показываем, это самое простое объяснение этому», — Дамман, который был соавтором нового исследования, сообщил в телефонном интервью The Christian Science Monitor.
Дамман и его коллеги измерили вязкость слизи с языка хамелеона, Chamaeleo calyptratus, чтобы увидеть, достаточно ли он липкий, чтобы поймать в ловушку большие порции, которые эти ящеры едят. И они обнаружили, что слюна хамелеона была достаточно сильным клеем, чтобы забрать добычу, которая может достигать до 30% от собственной массы тела хамелеона.
«На самом деле, — говорит Дамман, — ученые сейчас думают, что размер добычи, которую хамелеон способен захватить, ограничивается чем-то иным, а не весом, который их язык может удержать».
«Фактор, который ограничивает размер добычи – это скорее всего размер пасти хамелеона», — говорит он.
«Хамелеоны заглатывают свою жертву целиком, — объясняет Дамман. — Так что если они не могут поместить добычу в рот, то они не могут ее проглотить».
Специальной липкой жидкости на языке хамелеона очень мало, поэтому ученые не могут измерить ее свойства, как они могли бы это сделать с любой другой жидкостью. Вместо этого, они размазали слизь по наклонной поверхности и спустили по ней маленький шарик. Это позволило им измерить вязкость этой слизи, сравнивая с тем, как быстро шарик скатился по склону без слизи на нем.
«Мы знали в течение очень долгого времени, что «липкость» слизи является важной частью клеевого механизма языка хамелеона и ящериц, которые также используют свои языки, чтобы захватить добычу, — написал по электронной почте Monitor Курт Швенк, эколог и биолог-эволюционист из Университета Коннектикута, который не участвовал в этом исследовании, но проводил исследования и писал статьи про захват добычи. — Тем не менее, настоящая работа является первым исследованием, которое оценивает механические свойства слизи на языке и представляет количественные данные по ее роли во взаимодействии язык-жертва».
Но Доктор Швенк предостерегает против принятия этого документа в качестве доказательства того, что эта липкая слизь является единственной силой, которая помогает удержать добычу на языке хамелеона. «Авторы не освещают возможную роль поверхностного натяжения (или капиллярности) – еще одного вида «мокрого сцепления» … – и языковое всасывание, которое присутствует у хамелеонов, что было доказано экспериментально. Эти другие типы сцепления могут быть особенно важны для больших хамелеонов, питающихся крупной добычей, когда язык и добыча падают и болтаются некоторое время, пока язык «складывается обратно в рот».
«Сцепление, описанное Дамманом и его коллегами, эффективно только тогда, когда слизь растягивается под действием ускорения, которое складывает язык», — объясняет Швенк.
«И это не обычная слюна, — говорит Дамман. — Обычная слюна менее вязкая, как вода, потому что она должна быть смешана с пищей, когда животное жует и переваривает. Эта слизь намного больше похожа на жидкость, которую используют улитки для передвижения».
«Другие животные, которые захватывают добычу языком, также имеют вязкую слюну, — говорит Дамман. — Было бы очень интересно для биологов показать филогенез, чтобы увидеть, как эта совершенно особенная черта появляется в ходе эволюции видов».
«Я надеюсь, что биологи будут работать над этим, — говорит Дамман, — потому что мы физики. Для нас, это максимум, что мы можем сделать в биологии».
Но физик сказал, что работа над проектом была «очень освежающей».
Языки хамелеонов привлекли внимание инженеров, работающих с мягкой робототехникой. «Язык – это очень интересный механизм», — рассказал Monitor в телефонном интервью Луис Дорманн, главный исследователь в области механики мягких материалов лаборатории в университете Тафтса в Медфорд, штат Массачусетс. Он не был участником этого исследования, но изучает язык хамелеона в своей работе. «Это «фантастика», как ящерица активизирует свои мышцы, чтобы произвести это движение, похожее на выброс снаряда», — говорит он.
«Невероятные языки хамелеонов мистифицировали западных ученых на протяжении сотен лет (первое известное исследование было опубликовано в 1600-х годах!) и даже современные биологи-эволюционисты до сих пор с трудом понимают, как такая сложная и экстремальная система может развиваться», — говорит Швенк.
«Инженеры пришли к выводу, что природа предоставляет огромный набор материалов для лабораторных экспериментов, которые не могут быть превзойдены человеческими усилиями. Поэтому все, что мы узнаем о хамелеонах, имеет потенциал, чтобы быть применено на благо человека, например, для разработки нового клея и т. д.», — говорит он.
«Все, что мы узнаем о них, поможет нам понять, как устроен мир, и каково наше место в нем. А самое интересное то, что у таких существ были миллионы лет, чтобы решить сложные механические проблемы, например, как сделать свой язык супер-липким».
Оригинал публикации: «The Christian Science Monitor»