Блуждающие саламандры известны тем, что парят высоко над кронами прибрежных лесов, но как эти маленькие амфибии с легкостью приземляются и взлетают, остается загадкой. Новое исследование, опубликованное в журнале Journal of Morphology, показывает, что ответ на этот вопрос может быть связан с удивительным механизмом: пальцами конечностей, питающимися кровью. Исследовательская группа из Университета штата Вашингтон обнаружила, что блуждающие саламандры (Aneides vagrans) могут быстро наполнять, задерживать и выводить кровь из кончиков пальцев конечностей, чтобы оптимизировать процесс прикрепления, отсоединения и общего передвижения в дендрологической среде.
Исследование не только раскрывает ранее неизвестный физиологический механизм у саламандр, но и имеет значение для биоинспирированных конструкций. Понимание механики конечностей саламандры может в конечном итоге помочь в разработке клея, протезов и даже роботизированных конечностей человека.
«Клеи, вдохновленные гекконами, уже позволяют повторно использовать поверхности без потери липкости», — говорит Кристиан Браун, ведущий автор исследования и постдоктор интегративной физиологии и нейронаук. «Понимание пальцев конечностей саламандры может привести к аналогичному прорыву в технологиях крепления».
Саламандры рода Aneides долгое время озадачивали ученых своими квадратными кончиками пальцев и ярко-красными кровяными «озерами», которые видны под их полупрозрачной кожей. Исторически считалось, что эти особенности способствуют насыщению организма кислородом, но никаких доказательств этому не было.
Интерес Брауна к этой теме возник после неожиданного наблюдения во время съемок документального фильма. Помогая на съемочной площадке в качестве эксперта по саламандрам, Браун имел возможность наблюдать через мощные объективы камер за тем, как амфибии передвигаются.
Он заметил нечто странное. Кровь приливала к полупрозрачным кончикам пальцев маленьких существ за мгновение до того, как они делали шаг. Браун неоднократно наблюдал за этим явлением. Благодаря видеосъемке с высоким разрешением и анализу, проведенному в Центре микроскопии и визуализации, ученые обнаружили, что блуждающие саламандры могут тонко 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 кровь, приливающая к кончику пальца перед его отрывом, помогает саламандрам отсоединяться, а не прикрепляться. Слегка раздувая кончик пальца, саламандры уменьшают площадь поверхности, соприкасающейся с поверхностью, на которой они находятся, минимизируя энергию, необходимую для того, чтобы отцепиться. Такая ловкость очень важна для перемещения по неровным и скользким поверхностям пологого красного дерева и для безопасного приземления при прыжках между ветвями.
«Если вы карабкаетесь по секвойе и 18 пальцев ног цепляются за кору, то возможность эффективно отцепиться, не повредив кончики пальцев, имеет огромное значение», — говорит Браун.
Результаты исследования могут выйти за пределы Aneides vagrans. Подобные сосудистые структуры встречаются и у других видов саламандр, в том числе водных, что позволяет предположить наличие универсального механизма регуляции жесткости пальцев, который может служить различным целям в зависимости от среды обитания саламандры. В дальнейшем Браун и его коллеги планируют расширить исследование и изучить, как этот механизм работает у других видов саламандр и в других местах обитания.
