Биологи установили причину повышенной колючести дикобразов
Иглы дикобраза не только застревают в тканях хищников, которые пытаются ими полакомиться, но и легко протыкают их. Ученые показали, что такие свойства игл объясняются особыми шипами, которыми они покрыты.
Результаты исследования, проведенного американскими специалистами из Гарвардской медицинской школы, опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Авторы работы проанализировали иглы североамериканского дикобраза Erethizon dorsatum, которые помогают этим животным защищаться от хищников. Каждая особь вида E. dorsatum несет на себе около 30 тысяч игл, представляющих собой видоизмененные волосы. Ученые давно знали о том, что эти иглы трудно вытащить из кожи и мышц, если они туда воткнулись, из-за покрывающих их микроскопических шипов, загнутых назад.
Однако исследователям удалось продемонстрировать, что шипы несут и прямо противоположную функцию – а именно, облегчают проникновение игл в ткани. В ходе эксперимента ученые аккуратно удаляли шипы с игл, так что при этом не менялся их диаметр, и затем втыкали их в пенопласт. Оказалось, что иглы с шипами на 54% легче проникают в субстрат, чем иглы без шипов.
Ученые объясняют это тем, что гладкая игла, чтобы воткнуться, должна деформировать весь участок ткани, в то время как шипы позволяют распределить нагрузку на отдельные его точки. Поэтому особенно много шипов (их максимальная длина составляет 120 микрометров) сосредоточено в переходной зоне между тонкой вершиной иглы и ее более толстым участком.
Авторы статьи надеются, что свойства игл динозавров можно будет использовать при изготовлении усовершенствованных шприцов. Так, они создали прототип иглы для шприца, покрытый шипами, напоминающими микроструктуру игл дикобраза. Выяснилось, что его проникающая способность на 80% превосходит обычные иглы.