Язык-хлыст: как хамелеоны и саламандры превратили тело в живую рогатку

Исследователи уже давно ищут в природе решения, которые можно использовать в технологиях. Иногда вдохновение приходит из самых неожиданных источников — например, из мира рептилий и земноводных. Казалось бы, что общего у хамелеонов и саламандр? Эти животные живут в разных условиях и эволюционно разделены миллионами лет, но у них обнаружился удивительно схожий механизм, позволяющий выбрасывать язык с поразительной скоростью.

Универсальный принцип "живой рогатки"

В лаборатории биолога Стивена Дебана в Южно-Флоридском университете с помощью скоростной видеосъемки удалось подробно рассмотреть, как именно работает этот процесс. Оказалось, что и у саламандр, и у хамелеонов язык функционирует по принципу рогатки. Энергия сначала накапливается в тканях и сухожилиях, а затем мгновенно высвобождается, разгоняя язык до скорости более 5 метров в секунду.

"Они развили одинаковую архитектуру в своих телах, чтобы выстреливать языками на высокой скорости", — пояснил биолог Юй Цзэн.

Примечательно, что природа добилась такого результата, используя те же базовые материалы, что есть у других позвоночных — кости, сухожилия и мышцы.

Разные среды — один результат

Хамелеоны — обитатели теплых регионов, предпочитающие деревья и кустарники. Саламандры же проводят жизнь во влажных местах: в пещерах или среди опавшей листвы. Эти два вида никогда не встречаются в дикой природе. Однако независимо друг от друга они пришли к одной и той же "инженерной схеме".

Такое эволюционное совпадение специалисты называют конвергентной эволюцией: когда разные организмы вырабатывают похожие решения для решения схожих задач.

Перспективы за пределами биологии

Авторы исследования убеждены, что механизм языка может стать источником идей для инженерии. Принцип "живой рогатки" универсален и может быть масштабирован как в сторону уменьшения, так и увеличения.

"Этот механизм можно масштабировать как в сторону увеличения, так и уменьшения, используя мягкие или гибкие материалы", — отметил биолог Юй Цзэн.

Учёные уже обсуждают возможные применения с инженерами. Среди идей — устройства для удаления тромбов в медицинской практике, а также инструменты для работы в труднодоступных местах: при разборе завалов, в условиях стихийных бедствий или даже в космосе для сбора мусора.

Следующий шаг исследований

Пока внимание ученых было сосредоточено на том, как именно язык выбрасывается. Однако не менее интересным остаётся обратный процесс — быстрое и точное втягивание. Теперь исследователи планируют разобраться и в этом механизме, который также может оказаться полезным для технологий будущего.

Биоинспирация как новое направление науки

Работа Дебана и его коллег — часть более широкой научной тенденции, называемой биоинспирацией. Её суть в том, чтобы заимствовать у живых организмов готовые решения и адаптировать их под инженерные задачи. Уже сегодня на основе этого подхода создаются новые материалы, медицинские инструменты и даже робототехнические системы.

"Природа уже нашла решения, и теперь мы учимся адаптировать их под свои нужды", — заключил биолог Стивен Дебан.

Исследование хамелеонов и саламандр стало ещё одним доказательством того, что природные механизмы могут вдохновить человечество на технологические прорывы.