Σαμιαμίδια σκαρφαλώνουν τοίχους με λαδωμένες πατούσες

Τα σαμιαμίδια που βλέπουμε ακόμα και στις πόλεις τώρα το καλοκαίρι είναι διάσημα για τις αναρριχητικές τους ικανότητες, οι οποίες οφείλονται σε μικροσκοπικές δομές σαν τρίχες που καλύπτουν τα δάχτυλα των ποδιών.

Νέα μελέτη ζουμάρει σε αυτές τις δομές σε πρωτοφανή ανάλυση, και διαπιστώνει ότι είναι καλυμμένες με ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα λιπιδίων, πάχους μόλις ενός νανομέτρου.

Οι λαδωμένες πατούσες επιτρέπουν στη σαύρα να σκαρφαλώνει σε κάθετες επιφάνειες ακόμα και όταν είναι βρεγμένες, διαπιστώνει η δημοσίευση στο έγκριτο Biology Letters.

Η ερευνητική ομάδα εξέτασε τις πατούσες των σαμιαμιδιών χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ υψηλής έντασης, τις οποίες εκπέμπει ένα είδος επιταχυντή γνωστό ως σύγχροτρο. Το σύστημα αυτό λειτουργεί ως μικροσκόπιο ικανό να απεικονίσει τα μόρια των λιπιδίων που καλύπτουν τα τριχίδια.

Τα δάχτυλα των σαμιαμιδιών είναι φτιαγμένα να αγκαλιάζουν ακόμα και ανώμαλες επιφάνειες (Bjørn Christian Tørrissen)

«Γνωρίζαμε ήδη πολλά για το πώς λειτουργούν τα τριχίδια από μηχανική άποψη» λέει ο Τσέρνο Τζέι του αμερικανικού Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) ένας από τους συντάκτες της μελέτης. «Τώρα έχουμε μια καλύτερη εικόνα για το πώς λειτουργούν όσον αφορά τη μοριακή δομή τους.

Κόλλημα

Προηγούμενες έρευνες είχαν δείξει τα μικροσκοπικά ελαστικά τριχίδια στα πέλματα οποία διακλαδίζονται σε ακόμα μικρότερα τριχίδια διαφόρων διαμέτρων, γνωστά ως σπαθοειδείς διακλαδώσεις, τα οποία διατηρούν στενή επαφή ακόμα και με καμπύλες επιφάνειες.

Αριστερά, πέλμα σαμιαμιδιού σε χαμηλή μεγέθυνση. Στο κέντρο, τα τριχίδια της πατούσας. Δεξιά, οι σπαθοειδείς διακλαδώσεις στην άκρη των τριχιδίων (Bjørn Christian Tørrissen / Stanislas Gorb/Kiel University)

Οι δομές αυτές προσκολλώνται στις επιφάνειες χάρη σε ελκτικές δυνάμεις ατομικής κλίμακας που ονομάζονται δυνάμεις βαν ντερ Βάαλς, από το όνομα του Ολλανδού φυσικού που τιμήθηκε με Νόμπελ Φυσικής το 1910 για την ανακάλυψή τους.

Σε βρεγμένες επιφάνειες, τα λιπίδια ενισχύουν την πρόσφυση επειδή είναι υδρόφοβα, απωθούν δηλαδή το νερό. «Τα λιπίδια φαίνεται πως σπρώχνουν μακριά το νερό κάτω από τις σπαθοειδείς διακλαδώσεις και τους επιτρέπουν να διατηρούν στενή επαφή με την επιφάνεια» εξηγεί ο Τομπίας Βάιντνερ του Πανεπιστημίου του Ώρχους στη Δανία, επίσης μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Η μελέτη αποκάλυψε όμως και άλλες λεπτομέρειες. Τα τριχίδια και οι σπαθοειδείς διακλαδώσεις αποτελούνται από κερατίνη, την πρωτεΐνη από την οποία αποτελούνται οι τρίχες και τα νύχια των θηλαστικών. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι ίνες κερατίνης είναι προσανατολισμένες προς την κατεύθυνση των τριχιδίων, κάτι που εμποδίζει τη φθορά τους.

Τα ευρήματα θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν στην τεχνολογία, ελπίζουν οι ερευνητές.

Τα σαμιαμίδια έχουν εξάλλου προσφέρει την έμπνευση για νέες κολλητικές ταινίες με μικροδομές σαν τα τριχίδια, ακόμα και για ισχυρές κόλλες.

Η νέα μελέτη θα μπορούσε να οδηγήσει σε «μπότες-σαμιαμίδια που δεν γλιστρούν στις βρεγμένες επιφάνειες, ή γάντια-σαμιαμίδια που μπορούν να συγκρατούν βρεγμένα εργαλεία» λέει ο Νταν Φίσερ του NIST. «Ή οχήματα που ανεβαίνουν τοίχους, ή ρομπότ που κινούνται κατά μήκος ηλεκτροφόρων καλωδίων και τα επιθεωρούν».

Το σύγχροτρο του NIST λειτουργεί ως γιγάντιο υπερ-μικροσκόπιο (C. Weiland/NIST)

Το σύγχροτρο του NIST που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές έχει τη μοναδική ικανότητα να απεικονίζει μόρια στην επιφάνεια τρισδιάστατων αντικειμένων, να μετρά τον προσανατολισμό τους και να χαρτογραφεί τις θέσεις τους.

Συνήθως χρησιμοποιείται για τη μελέτη βιομηχανικών υλικών όπως οι ημιαγωγοί, οι μπαταρίες, τα φωτοβολταϊκά συστήματα και οι ιατρικές συσκευές.

«Είναι όμως συναρπαστικό να ανακαλύπτεις πώς λειτουργούν τα πόδια του σαμιαμιδιού», λέει ο Φίσκερ, «και μπορούμε να μάθουμε πολλά από τη φύση για να βελτιώσουμε την τεχνολογία μας».