Инженерные решения природы станут технологическими прорывами.
Языки хамелеонов и саламандр могут показаться не самым очевидным источником вдохновения для инженеров, но в лаборатории Стивена Дебана в Южно-Флоридском университете считают иначе.
Там провели исследование на стыке биологии и инженерии, которое установило, что саламандры и хамелеоны — несмотря на эволюционную пропасть между ними — используют один и тот же базовый механизм для «выстреливания» языком с молниеносной скоростью. Это открытие удостоилось публикации на обложке журнала Current Biology.
Обитают они в совершенно разной среде: хамелеоны живут в более теплых условиях на деревьях или кустах, а саламандры предпочитают влажную обстановку — пещеры и опавшую листву.
«Фактически они даже никогда не встречаются друг с другом в дикой природе», — подчеркивает биолог Юй Цзэн, соавтор исследования.
Тем не менее обе группы развили поразительно похожую «баллистическую» систему запуска языка.
«Они развили одинаковую архитектуру в своих телах, чтобы выстреливать языками на высокой скорости, — объясняет Цзэн. — Удивительно, что они достигают этого, используя те же обычные ткани, сухожилия и кости, что и другие позвоночные».
Анализ видео, накопленных в лаборатории Дебана за более чем десятилетие, показывает, что и саламандры, и хамелеоны могут выбрасывать свои языки со скоростью свыше 5 м/с. Новое исследование впервые сравнило эти виды напрямую и выявило унифицированную механическую модель.
Механизм языка работает по принципу рогатки. По мнению авторов, он обладает большим инженерным потенциалом за пределами лаборатории — в больницах, зонах бедствий и даже в открытом космосе.
«Этот механизм можно масштабировать как в сторону увеличения, так и уменьшения, используя мягкие или гибкие материалы. Мы уже обсуждаем с инженерами возможные биомедицинские применения, например, устройства для удаления тромбов. В более крупном масштабе это может вдохновить на создание инструментов для извлечения объектов в труднодоступных местах, например, в разрушенном здании, или даже для сбора мусора в космосе», — говорит Цзен.
Теперь ученые намерены выяснить, как языки животных не только выбрасываются, но и втягиваются с поразительной скоростью и точностью.
Их работа отражает растущее движение в науке под названием «биоинспирация», предполагающее разработку новых материалов, устройств и структур на основе решений, найденных в живых организмах.
«Отрадно построить единую теорию, объясняющую феномен этих удивительных языков, а также найти потенциальные возможности для инженерных применений после стольких лет изучения биологии этих животных. Природа уже нашла решения, и теперь мы учимся адаптировать их под свои нужды», — заключил Дебан.