Ученые раскрыли секрет необыкновенной колючести игл дикобразов

Иглы североамериканских дикобразов необыкновенно хорошо впиваются и застревают внутри мягких тканей хищников, пытающихся съесть их обладателя, благодаря микроскопическим шипам на его поверхности, выяснили биологи, опубликовавшие свои выводы в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Как известно, дикобразы относятся к числу крупных грызунов, обитающих на территории тропических регионов Африки, Азии, а также Северной и Южной Америки. Эти млекопитающие обладают самыми длинными иглами среди всех теплокровных животных, которые они используют для самозащиты. Мягкие, но очень колючие иглы дикобразов являются, по своей сути, видоизмененными волосами.

Команда ученых- биологов под руководством Джеффри Карпа (Jeffrey Karp) из Гарвардского университета (США) раскрыла секрет "колючести" игл дикобразов, изучив структуру "оружия" североамериканских дикобразов (Erethizon dorsatum) и создав несколько их полноценных копий.

Ученые взяли  иглы дикобразов для исследований в одном из питомников на территории штата Вашингтон и изучили их при помощи микроскопа. Оказалось, что игла Erethizon dorsatum достаточно сложно устроена - на ее поверхности присутствует "частокол" из множества мелких шипов, загнутых в сторону к тупому концу иглы. Размеры и форма этих выростов была разной - шипы были относительно небольшими на кончике иглы, и более крупными и загнутыми - в средней части "копья" дикобраза.

Команда исследователей во время экспериментов попытались определить функции этих выростов. Для этого биологи аккуратно удалили шипы с нескольких игл и сравнили, насколько хорошо они впивались в тестовый кусок пенопласта, и какую силу нужно было приложить для их удаления.

Как и предполагали ученые, шипы на поверхности игл мешали их выдергиванию из образца. По расчетам исследователей, им приходилось прилагать в четыре раза больше силы в тех случаях, когда шипы не были удалены с поверхности иглы. С другой стороны, крайне неожиданным стало открытие того, что шипы имели и вторую функцию - они улучшали способности иглы по проникновению внутрь образца. В среднем, иглы без шипов на их поверхности на 54% хуже проникали внутрь пенопласта, чем их полноценные "конкуренты".

Биологи объясняют это необычное свойство игл дикобраза тем, что частокол из шипов на ее поверхности превращает ее в своеобразную пилу или зазубренный нож. Это облегчает проникновение иглы внутрь мягких тканей хищника. Авторы статьи проверили свои выводы, изготовив несколько копий игл из полиуретана и проверив их в действии. Как и ожидали ученые, иглы с шипами лучше проникали в кусочки пластика или мяса и крепче держались внутри них.

По убеждению ученых, их открытие можно использовать на практике для создания особо цепких пластырей, инъекционных игл или других расходных материалов. Подобные заплатки и иглы меньше травмируют кожу и другие ткани организма, и лучше держатся внутри них или на их поверхности.

Для того, чтобы наглядно продемонстрировать потенциал этой технологии биологи создали экспериментальный прототип иглы для шприца. Как утверждают исследователи, такая игла на 80% легче проходит через кожу и достигает кровеносных сосудов по сравнению с обычными.