Katicabogár szuper tapadás a leleményes keveréknek köszönhetően - Az összetett anyagkeverék lehetővé teszi a ducit
Az összetett anyagkeverék lehetővé teszi, hogy a pufók bogarak akár a falakon is járjanak
A katicabogár nem éppen a rovarok könnyűsúlya. Ennek ellenére a meglehetősen duci állat kifuthat szinte függőleges falakból. Német kutatók most tisztázták, miért: A bogár lábán lévő tapadó sörték olyan okosan vannak felépítve, hogy elég rugalmasak a tapadáshoz, ugyanakkor elég kemények ahhoz, hogy megtartsák a bogár súlyát. Az anyagkeverék, amely ezt lehetővé teszi, olyan összetett, hogy mesterségesen nem tudjuk újrateremteni, amint azt a kutatók a "Nature Communications" folyóiratban közölték.
Falak felfutása vagy fejjel lefelé járás a felületeken - erre nemcsak házi legyek és szúnyogok képesek, hanem sok más rovar is. A katicabogarak is részei: lábuk tapadó ereje legalább elég nagy ahhoz, hogy meglehetősen kövér testüket növényi szárakkal és ablakkeretekkel könnyedén felemelhessék. Azt azonban, hogy mely struktúráknak sikerül ebben sikerülniük, korábban nem lehetett tudni. Jan Michels és munkatársai, a Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) munkatársai most speciális mikroszkópos technikákat, konfokális lézeres letapogató mikroszkóppal és atomi erő mikroszkóppal alkalmazták a katicabogár lábának közelebbi megtekintését.
A túl rugalmas sem jó
"Ahhoz, hogy egy rovar tapadjon a felületekhez, a lábának és a lábujjainak tapadó szerkezeteinek a lehető legnagyobb érintkezési területtel kell rendelkezniük a talajjal" - magyarázzák a kutatók. Mint például a gekkóból vagy a házi légyből ismert, az ilyen hegymászók lábát általában számtalan finom, elágazó szőr borítja. Itt azonban van egy dilemma: Egyrészt ezeknek a hajszálaknak a lehető legpuhábbaknak és hajlékonyabbaknak kell lenniük ahhoz, hogy tapadni tudjanak a felszínre. Másrészt azonban a túl hajlékony tapadó sörték könnyen elveszítik stabilitásukat és lecsúsznak. Különösen a katicabogárnak, súlyával, amely egy rovar számára nem elhanyagolható, itt kell megtalálni a megfelelő egyensúlyt.
A duci rovar ötletes módon oldotta meg ezt a problémát, amint Michels és munkatársai tanulmányai most mutatják: Ahogy az várható volt, minden bogárláb sok apró szőrrel van ellátva, amelyek lehetővé teszik a felületekhez való tapadását. De most következik a legfontosabb: "Vizsgálati eredményeink azt mutatják, hogy a haj különböző részeinek eltérő az anyagösszetétele és tulajdonságai" - számol be Michels.
Míg a haj gyökerei viszonylag kemények és merevek, a haj végein lévő anyag meglehetősen puha és rugalmas.
Kemény felül és puha alul
Ez a különbség észrevehető többek között abban a tényben, hogy a gyökerek és a tippek különböző mennyiségű fehérje rezilint tartalmaznak. Ez a fehérje sok helyen előfordul a rovarokban, ahol rugalmasságra van szükség. Például szárnyakban, lábízületekben és katicabogarak tapadó hajában. Ezekkel több van benne a tippekben, és ez különösen rugalmassá teszi őket. A tudósok azt gyanítják, hogy a hajhegyek jobban alkalmazkodhatnak a meglévő dudorokhoz, és ez a bogarak jobb tapadásához vezet a durva felületeken.
Ezzel a leleményes kombinációs technikával a katicabogár elkerüli a stabilitási problémát - és biztonságosan felmászhat szinte függőleges falakon. Olyan kutatók számára, mint Michels vagy munkatársa, Stanislav Gorb, az ilyen megállapítások nem csupán alapkutatások: kifejezetten inspirációt keresnek a természetben új anyagok gyártása vagy a meglévők javítása érdekében. A katicabogarak tapadó szőrének anyagi összetétele azonban annyira összetett, hogy jelenleg nincs olyan anyag, amellyel mesterségesen újrateremteni lehetne. "Ebben az esetben a természet úgymond katicabogár lépés előttünk" - fejezi be Michels az anyagtudomány reményében, amely „most a sor”. (Nature Communications, 2013; doi: 10.1038/ncomms2576)
(Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 2013.08.14. - NPO)