Mezinárodní tým vědců a inženýrů ze Spojených států a Spojených arabských emirátů objevil fyzikální mechanismus, který umožňuje ještěrům při útoku snadno shodit ocas, ale zároveň zajistí jeho bezpečné připevnění, když nehrozí žádné nebezpečí. Ukázalo se, že mechanismus souvisí se složitou povrchovou strukturou svalových vláken ocasu těchto zvířat. Aby vědci ověřili svou teorii, museli dokonce vytvořit polymerní analog plazího ocasu a otestovat na něm vrhací mechanismus. Autoři už plánují využít svůj vynález v robotice – vytvořit biomimetická zařízení, která jako ještěrka dokážou část sebe sama obětovat ve zvlášť složité situaci.
Schopnost ještěrek shazovat ocas je známá a popisovaná již od starověku, takže se může zdát zvláštní, že vědci tuto problematiku zkoumají i v dnešní době. Ale ve skutečnosti je tento mechanismus tak složitý a vyvolává tolik otázek, že se vše ukáže být přesně naopak – je zvláštní, proč všichni vědci na světě neodložili jiné věci a nezačali studovat pouze toto.
Za prvé, pokud je ocas pro ještěrky tak velkou překážkou v útěku před predátory, tak proč se jim ho během evoluce nepodařilo úplně zbavit – jako třeba žáby? Jaká je evoluční výhoda mít ocas, pokud jeho udržování vyžaduje vynalezení sofistikovaného mechanismu shazování?
Zadruhé, proč někteří ještěři vědí, jak rychle a snadno odhodit ocas, zatímco jiní, včetně blízce příbuzných druhů, buď úplně zapomněli, jak to udělat, nebo k tomu vyžadují podstatně více úsilí a podle statistik se to stává mnohem méně často?
Za třetí, je možné, když mluvíme o takových druzích, obecně používat slovo „zapomněli jak“? Nebo je neschopnost shodit ocas, jak se zdá logické, prastará, prapůvodní vlastnost plazů? A pokud ano, jsou tací, kteří opravdu kdysi uměli, a pak zapomněli, jak se zbavit ocasů? A proč se v určitém okamžiku evoluce takových plazů poměr přínosů posunul směrem ke ztrátě této exotické a komplexní dovednosti? A pokud je u některých druhů absence této schopnosti skutečně důsledkem ztráty, mohl by se v průběhu evoluce znovu objevit zcela nový vyhazovací mechanismus? A jak moc se bude podobat té, která existovala původně?
Za čtvrté, jak se ještěrkám vůbec daří udržovat rovnováhu výhod v otázce zachování jejich ocasu? Mnoho z nich si totiž ve svých ocasech ukládá cenné tukové zásoby, jejichž ztráta se téměř vždy jeví jako obrovské plýtvání (pokud zvíře nečeká bezprostřední smrt). A pokud je to velká ztráta, tak proč některé druhy shazují ocasy, i když se jich lehce dotknou nebo vyděsí?
A konečně, hlavní otázka se týká mechanismu: jak si ještěři udrží mechanickou pevnost svého ocasu téměř vždy, kromě případů, kdy ho úmyslně zamýšlejí shodit? První naivní teorie, které se pokoušely vysvětlit toto chování, byly čistě mechanické a předpokládaly existenci určitých „slabých míst“ v ocasu, podél kterých dochází při napětí k prasknutí. Samotná jejich existence ale zjevně nestačí, protože je spolehlivě prokázáno, že mrtví a bezvědomí ještěři nemohou odhodit ocas – jde o aktivní proces, který vyžaduje svalovou aktivitu.
Magazín Science, ve kterém článek vědců vyšel, o tom natočil podrobné video s detaily otevřeného mechanismu.
Ze všech těchto obtížných otázek se vědci z New York University a Abu Dhabi University rozhodli odpovědět na tu poslední – otázku mechanické pevnosti ocasu v podmínkách, kdy je ještěr ochoten nebo neochotný jej shodit. Je příznačné, že většinu výzkumného týmu ani netvořili biologové, ale inženýři a specialisté na nanomateriály – proto dokázali nejen teoreticky vysvětlit, ale i prakticky reprodukovat vrhací mechanismus na speciálně vytvořeném modelu z obyčejného polymeru .
Před touto prací byl stav poznání v této oblasti následující. Především se vědělo, že při utržení ocasu „klasickým“ mechanismem k prasknutí ve skutečnosti nedochází na náhodných místech, ale podél jedné ze speciálních „slabých“ rovin rozdělujících ocas na segmenty. Po oddělení neztrácí ještěrka téměř žádnou krev – pro tento účel je v její ocasní tepně odpovídající uzamykací svěrač a v žilách chlopně, které neumožňují průchod vzduchu. Po oddělení je v ocasu obvykle zachováno osm vyčnívajících svalových svazků, které odpovídají osmi otvorům v oblasti poranění na těle ještěrky. Obojí dohromady tvoří jakýsi konektor-zástrčka, na které v normálním životě spočívá ocas. Sílu úponu před přetržením zajišťují především svalová vlákna, protože síla obratlů v těchto místech je minimální a přetržení (u většiny ještěrek) jde podél těla obratle, nikoli mezi ně.
Meduza je v Rusku zablokována. Byli jsme na to připraveni – a pokračujeme v práci. Navzdory všemu
Potřebujeme vaši pomoc více než kdy jindy. Právě teď. V budoucnu to pro nás všechny bude ještě těžší. Jsme nezávislá publikace a pracujeme pouze v zájmu čtenářů.
Chci pomáhat Chci pomáhat
Již dříve se také vědělo, že při odtržení se svalová vlákna uvnitř ocasu samy o sobě nezničí – k přetržení dochází v místě jejich uchycení k ulitě z pojivové tkáně (svalové fascie). Proč však v jedné situaci tato vlákna pevně drží ocas a v jiné se od něj snadno oddělují, nebylo jasné. To bylo vysvětleno studiem mikrofotografií povrchů spojujících svaly a následnou reprodukcí mikrostruktury těchto povrchů v plastu.
Ukázalo se, že uchycení ocasů ještěrek a gekonů je v inženýrském smyslu překvapivě podobné tomu, jak je jejich tělo připevněno ke svislým plochám a dokonce i ke sklu díky klkům na tlapkách. Na povrchu svalových vláken ocasu tak vědci objevili složité, svázané houbovité struktury, které se dotýkají plochého povrchu pojivové tkáně svalu. Zhruba řečeno, ocas je připevněn k ještěrce stejným způsobem, jakým jsou její tlapky připevněny k povrchu skla.
Je důležité, aby „čepice“ houbovitých struktur na svalových buňkách byly pokryty myriádami nanopórů, které fungují jako drobné přísavky působící na kapilární sílu. Bez nich, jak ukázaly další experimenty s plastem, se adhezní síla mnohonásobně snižuje – to znamená, že „nanosapky“ jsou skutečně potřebné k udržení pevnosti ocasu v každodenním životě.
Zařízení „zástrčkového spojení“ mezi ocasem a tělem ještěrky je založeno na osmi svalových klínech-výběžcích, pokrytých nitěmi se speciálním povrchem.
Jak se tedy ještěrce podaří rychle snížit sílu svalového spojení v místě kontaktu, pokud nutně potřebuje shodit ocas? Odpovědí se ukázalo být triviálním opakováním mechanismu pohybu gekona na skle, to znamená, že došlo ke změně směru mechanického napětí.
Je známo, že když gekon visí na skle, chlupy na povrchu jeho nohou mezi sebou rovnoměrně rozloží váhu; v důsledku toho u žádného z nich nedochází k separaci (velmi podrobně si o tom můžete přečíst zde). Když chce gekon udělat krok, nesnaží se tlapku utrhnout kolmo k hladině, ale ohne ji pod úhlem. V tomto případě je síla nasměrována podél nejvzdálenějších klků, objeví se separační fronta a zvíře udělá krok. Funguje to v podstatě stejně jako u běžné lepicí pásky: lze ji odlepit, pokud táhnete za jeden okraj pod úhlem k povrchu, ale je to téměř nemožné, pokud je síla rozložena rovnoměrně po celé lepicí pásce.
Ukázalo se, že přibližně stejný mechanismus funguje u ještěrek a gekonů v ocasu: při tažení ocasu podél těla všechna mikroskopická svalová vlákna rozkládají síly rovnoměrně a nedochází k trhání. Když chce ještěrka odhodit ocas, ohne ho na stranu, uvnitř se na povrchu svalových vláken vytvoří separační fronta a ocas se snadno oddělí od zbytku těla. Tento mechanismus mimo jiné snadno vysvětluje neobvyklou skutečnost, že ještěrka není schopna odhodit ocas, pokud ho nedokáže ohnout. Například když vezmete ocas příliš blízko k pánevní oblasti nebo jej například příliš stáhnete.
Vědci už plánují využít výsledné umělé analogy ocasů v robotice, kde by se podobný mechanismus autotomie – tedy sebeamputace – mohl v případě nouze hodit. K reálné aplikaci to má samozřejmě hodně daleko, autoři o této možnosti pouze spekulují. A ani v případě ještěrek neodpovídá nové dílo na všechny otázky, které se vynořují.
Například na otázku, jak univerzální je tento mechanismus. Ve skutečnosti došlo u plazů během evoluce k vypadávání ocasu nejméně dvakrát. Ještěři, kteří tuto schopnost nejprve ztratili a poté znovu objevili, skutečně existují. Zdá se, že shazují ocasy poněkud jinak než ty, které byly studovány v nové práci – alespoň je známo, že jejich prasknutí je mezi obratli, a ne uvnitř nich. Není jasné, jak odlišný je mechanismus jejich autotomie na mikroúrovni. Ještě zajímavější je otázka evoluční rovnováhy: jak se autotomie v principu během evoluce objevuje a proč někdy mizí?
Minimálně je jasné, že tato vlastnost, ač exotická, vznikla v dějinách života mnohokrát a u různých skupin zvířat. Je například známo, že i savci mají částečnou schopnost autotomie: například křečci bavlníkové Sigmodon hispidus naučili neshazovat ocasy, ale svlékat kůži, a africké myši rodu Acomys v případě nebezpečí mohou obětovat kousky své srsti, která se pak rychle obnoví.
Alexandr Ershov
Obětování části těla pro záchranu těla samotného je specifická praxe. Ale plazi to dělají už 289 milionů let. A teprve nedávno vědci odhalili podstatu mechanismu, který umožňuje ještěrům tento jev ovládat. v čem spočívá ta záhada?
Puzzle: sestavte ještěrku.
Proces, kdy ještěrka odhodí ocas, se nazývá autotomie. Předchozí studie ukázaly, že existují dva mechanismy autotomie ocasu. U některých druhů plazů je ocas oddělený mezi obratli díky speciální chrupavčité destičce. Ostatní plazi si lámou vlastní páteř – za tímto účelem jsou v ocasních obratlích trhliny, kterými dochází k oddělení. Samotný proces je spuštěn svalovým spasmem. Ještěrka namáhá svaly natolik, že její ocas doslova praská ve švech. Tomu rozumím – bolela mě z toho záda!
Stasyan, tak mě to štíplo, že ani necítím ocas!
Vědce však pronásledoval fakt, že v běžném životě ocas jen tak nespadne. To znamená, že existují nějaká speciální zařízení, s jejichž pomocí to plaz odhodí. Plazi navíc řídí proces autotomie: když je zvíře v bezvědomí nebo mrtvé, ocas nelze snadno utrhnout.
Zlom to, zlom to! Jsme bohatí, vypěstujeme si nový!
Nový výzkum vědců tuto záhadu vyřešil. Ukazuje se, že ocas plazů je připevněn k tělu přirozenými přísavkami. V místě předpokládané ruptury jsou na skořápce svalů těla připevněny speciální houbovité útvary na ocasu pokryté nanopóry. Tyto póry fungují jako přísavky pomocí kapilární síly, která zabrání tomu, aby ocas jen tak spadl. V případě nebezpečí nebo úleku ještěrka ohne ocas na stranu, síla přísavek při zlomu se oslabí a nešťastná část těla odpadne v jednom ze dvou výše uvedených scénářů.
Jedna hlava je dobrá, ale dvě lepší. Stejný problém s ocasy.
Aby ještěrka po zbavení části těla vykrvácela, blokují speciální svaly kanály, kterými dříve protékala krev. A za měsíc nebo dva bazální buňky vyrostou na místě pahýlu nový ocas.
Tak mě, člověče, moc neděs. A právě mi začal růst ocas!
Jsou však situace, kdy ocas nespadne úplně, ale pouze se zraní. V takových případech může v místě poranění začít plná regenerace tkáně – a ještěrce naroste další ocas. Nebo možná více než jeden – v Argentině byl nalezen černobílý tegu se 6 ocasy!
Stejný ještěr šestiocasý!
7.7 tisíc příspěvků 3.1 tisíc odběratelů
Odebírat Přidat příspěvek
Pravidla komunity
— 1.1 Urážet ostatní uživatele
— 1.2 Nechávejte příspěvky, které se netýkají tématu komunity
— 1.3 Porušte pravidla Pikabu
— 2.1 Publikujte fotografie, videa divokých zvířat, příběhy z jejich života, užitečné nebo zajímavé informace
— 3.1 Pokud si všimnete příspěvku, který se netýká tématu komunity, jednoduše zavolejte do komentářů @admoders
— 3.2 Přidejte k příspěvkům správné štítky
Kdy to budou lidé schopni?
A zuby, zuby, aby rostly jako žraločí.
A orgasmus jako prase!
rozšířit vlákno
1 год vzad
Stojí za to přidat dva body.
1. Ne všichni ještěři, i když je jich velmi mnoho, umí házet ocasem.
2. Roztomilá stvoření jako ještěrky (Lacertilia) mají ocas, který z nějakého důvodu vypadává. V kritické situaci se ocas, který se již oddělil od majitele, nějakou dobu sám pohybuje, škube, škube a ohýbá se, čímž odvádí pozornost útočníka. Mezitím může předchozí majitel ocasu rychle a bez zbytečného povyku utéct na bezpečné místo.
Ještě k tématu ještěrky: Rád bych viděl článek o beznohých ještěrkách. Například o měděnce / břehovce (Anguis fragilis), který žije ve středním pásmu. Absolutně neškodné zvíře, vůbec ne jedovaté, vede životní styl soumraku a živí se všemi druhy malých živých tvorů. Nebezpečný je pouze pro hmyz, myši a žáby. Nešťastnou shodou okolností ale vypadá velmi podobně jako malý had. A mnoho lidí, kteří se bojí hadů, se je snaží zabít, když je uvidí. Proč? Nedělejte to prosím! Je již uveden v červené knize. Mimochodem, umí i shodit ocas, ale při setkání s agresivním člověkem jí to ne vždy pomůže.
rozšířit vlákno
1 год vzad
Existuje vysvětlení, odkud se berou tak přesná data, že se mechanismus vyklápění hlušiny objevil PŘESNĚ PŘED 289 MILIONY LET? Ne 290, ne 300, ale jednoznačně 289 milionů.
rozšířit vlákno
1 год vzad
Zdá se, že ztráta ocasu ovlivňuje stav ještěrky v hejnu, zmenšuje se, větší příbuzní ji mohou začít obtěžovat z potravy a vody, samice snáší méně vajec, protože ocas je třeba pěstovat. A samec může ztratit přístup k samicím úplně.
Sledoval jsem něco na kanálu Discovery.
rozšířit vlákno
Podobné příspěvky
1 před měsícem
Leguán maskovaný kýlovitý. Část 2. Proč vrtí hlavami?!
Leguán maskovaný požírá mravence
V jednom z předchozích příspěvků
O takových ještěrkách na Kubě jsem již krátce hovořil – leguánovi maskovaném kýlnatém (lat. leiocephalus carinatus). V anglické literatuře jsou jejich jména severní curly-tailed lizard, saw-scaled curlytail.
Tyto ještěrky jsou polyfágní – živí se hmyzem, například mravenci (viz fotografie a videa), ovocem (viz video v předchozím příspěvku) atd.
Možná jsou pro ně v pozemcích hotelu speciálně vytvořeny vhodné stanoviště (kameny jsou vyskládány) tak, aby hubily hmyz.
Pozorováním chování těchto leguánů jsem si všiml, že někdy pohybují hlavou nahoru a dolů, tzn. třást, kroutit hlavami.
Začal jsem hledat odpověď na otázku – proč ještěrky vrtí a kývají hlavou?
Většinou na internetu píšou, že je to kvůli „znakové řeči“ ještěrek:
1) jako známky dominance deklarovat se a nárokovat si práva na své území;
2) upoutat pozornost opačného pohlaví v období páření;
3) známky podrobení.
Také píší, že ještěrky mohou potřást hlavou nahoru a dolů, aby určily, jak daleko je něco.
Možná nad tím vším kroutí hlavou i ještěrky, ale mnohem méně často píší, že to nějak souvisí s dýcháním, běháním a regulací tělesné teploty. O tom druhém si netroufám mluvit.
Ale podle mých pozorování tito konkrétní ještěři většinou kroutili hlavou hned po zastavení po běhu nebo v intervalech mezi pohyby. Připomnělo mi to dušnost při fyzickém výkonu nebo práci u člověka.
Proto může být třepání hlavou u těchto ještěrek spojeno také s regulací dýchání. Takříkajíc osobní pohled a z osobních postřehů.
Carinate Masked Iguana Company
Zobrazit plnou 1 1
1 před měsícem
„Tady je naprosto bezpečno“: toto místo má největší koncentraci hadů na světě
Foto: Provincie Manitoba
Nedávno jsme se s přáteli bavili o místech, kam by se každý z nás nerad dostal. Někdo se v jednu ráno zmínil o moskevské čtvrti Kapotnya, jiný mluvil o větrech v horách Khibiny a já přemýšlel o jednom místě poblíž kanadského města Narcisse – to je opravdu zlý sen. Toto téma jsme podrobně studovali, když jsem pracoval v National Geographic Russia (díky Sofya Demyanets). A ještě před pandemií to místo navštívil můj přítel Oleg Popkov a potvrdil: všechno je tam úplně stejné, hrozné a nechutné. Nebo možná zbožňujete hady? Pak je toto místo určitě pro vás. Takže více o nejhnusnějším místě na světě:
„Každé jaro, když příroda ožívá, v kanadské provincii Manitoba poblíž městečka Narcisse vylézají ze svých nor desetitisíce hadů podvazkových Thamnophis sirtalis parietalis, kteří vytvářejí největší koncentraci hadů na planetě. Skládá se zpravidla z více než 50 tisíc hadů! Odehrává se v blízkosti bažin v chráněné oblasti Narcisse Snake Dens a trvá jeden až tři týdny koncem dubna – začátkem května. Samci většinou jako první vylézají ze zimních úkrytů a trpělivě čekají, až se objeví samice.
Foto: Provincie Manitoba
„Dospělé samice lze snadno rozeznat od samců: jsou obvykle větší a delší než jejich protějšky. Obvykle na konci léta mají potomky, někdy sestávající ze 40-50 mláďat! Ti, stejně jako kdysi jejich rodiče, najdou útočiště v trhlinách tvořených spodní vodou, ve kterých budou moci přežít kanadskou zimu.“
„Mimochodem, až do roku 2000 uhynulo mnoho hadů Thamnophis sirtalis parietalis, když se na místo doplazili ze zimních úkrytů a vrátili se zpět po rušné silnici č. 17 přiléhající k chráněné oblasti. Zaměstnanci Narcisse Snake Dens se touto situací velmi znepokojili a rozhodli se vybudovat pod dálnicí řadu malých tunelů a postavit podél ní plot. Migrující hadi tak byli nuceni plazit se do nor nebo bažin bezpečnými tunely, což snížilo úmrtnost podvazkových hadů o téměř 75 %.
Foto: Provincie Manitoba
Ačkoli Narcisse Snake Dens je největší koncentrací podvazkových hadů tohoto druhu, lze je nalézt také v jižní Oklahomě, východním Ontariu v Kanadě a v Britské Kolumbii poblíž vodních ploch. Výběr jejich stanoviště je dán přítomností jejich oblíbené potravy – žáby, pijavice, hlodavci. Samotné hady Thamnophis sirtalis parietalis zase ochotně sežerou draví savci, jako jsou medvědi, skunky a mývalové, a ptáci, jako jsou sovy, vrány a jestřábi.
Nejzajímavější na tom je, že tito hadi jsou pro člověka zcela bezpeční – podvazkoví hadi, druh colubridů, nejsou jedovatí, lze je bezpečně sebrat rukama.“
Pokud máte zájem, zde je můj telegramový kanál Zorkina dobrodružství, kde se snažím shromáždit nějaké neobvyklé příběhy o lidech a místech, které jsem navštívil při práci v National Geographic Russia a později).
