Секрет саламандр: кровь помогает цепляться за деревья

В журнале Journal of Morphology опубликовано исследование, раскрывающее секрет цепкости лапок блуждающих саламандр (Aneides vagrans), обитающих в кронах секвой. Ученые из Университета штата Вашингтон обнаружили, что эти небольшие амфибии способны с удивительной легкостью перемещаться по деревьям и приземляться благодаря особому механизму, основанному на управлении кровотоком в кончиках пальцев.

Оказалось, что саламандры могут быстро наполнять кровью кончики пальцев, задерживать ее там и спускать, оптимизируя таким образом сцепление с поверхностью, отрыв от нее и передвижение в целом. Это открытие не только проливает свет на ранее неизвестный физиологический механизм у саламандр, но и открывает перспективы для создания новых технологий, вдохновленных природой. Понимание механики пальцев саламандр может способствовать разработке инновационных клеев, протезов и даже роботизированных конечностей.

Ведущий автор исследования, Кристиан Браун, отмечает, что уже существуют клеи, вдохновленные гекконами, которые позволяют многократно использовать поверхности, не теряя липкости. Понимание принципов работы пальцев саламандр может привести к аналогичным прорывам в технологиях сцепления.

Квадратная форма кончиков пальцев и ярко-красные «озера» крови, видимые под полупрозрачной кожей саламандр рода Aneides, давно озадачивали ученых. Ранее считалось, что эти особенности помогают насыщению кислородом, но доказательств этому не было.

Интерес Брауна к этой теме возник во время съемок документального фильма «The Americas», который выйдет в эфир 23 февраля на NBC и Peacock. Наблюдая за передвижениями амфибий через мощные объективы съемочной группы, Браун заметил, что кровь приливает к кончикам пальцев саламандр непосредственно перед тем, как они делают шаг. Браун и ассистент оператора Уильям Голденберг неоднократно наблюдали это явление.

После съемок Браун связался с Голденбергом, и они решили исследовать увиденное с научной точки зрения. С помощью видеосъемки высокого разрешения и анализа в Центре микроскопии и визуализации Франчески Университета штата Вашингтон, Браун, Голденберг и их коллеги обнаружили, что блуждающие саламандры могут точно контролировать и регулировать приток крови к каждой стороне кончиков пальцев.

Это позволяет им асимметрично регулировать давление, улучшая сцепление с неровными поверхностями, такими как кора деревьев. Удивительно, но прилив крови перед «отрывом пальца» помогает саламандрам скорее отсоединиться, чем прикрепиться. Слегка надувая кончик пальца, саламандры уменьшают площадь контакта с поверхностью, минимизируя энергию, необходимую для отрыва. Эта ловкость имеет решающее значение для навигации по неровным и скользким поверхностям кроны секвойи, а также для безопасного приземления при парашютировании между ветвями.

Браун подчеркивает, что если саламандра взбирается на секвойю и 18 ее пальцев цепляются за кору, то возможность эффективно отсоединиться, не повредив кончики пальцев, имеет огромное значение.

Результаты исследования могут иметь значение не только для Aneides vagrans. Подобные васкуляризированные структуры обнаружены и у других видов саламандр, в том числе водных, что предполагает универсальный механизм регулирования жесткости пальцев, который может служить различным целям в зависимости от среды обитания саламандры. В дальнейшем Браун и его коллеги планируют расширить исследование, чтобы изучить, как этот механизм работает у других видов саламандр и в других средах обитания.

Браун утверждает, что это открытие может изменить наше понимание того, как саламандры перемещаются в различных средах обитания.