Predmet raziskave: koža kač

Kače so visoko specializirane "breznoge" žiavli, ki so se razvile že pred 150 milijoni let. Ker nimajo okončin je njihovo telo stalno podvrženo silam drgnjenja.

Doktorica Marie-Christin Klein in profesor Stanislav Gorb Christian-Albrechts-Univerze v nemškem Kielu (CAU) sta sedaj raziskala, kako je kačja koža specializirana na premikanje brez okončin: ne glede na življenjski prostor je njena zunanja plast toga in trda, proti notranjosti pa postaja mehkejša in prožnejša.

Svoja aktualna dognanja sta Marie-Christin Klein in Stanislav Gorb objavila v strokovni reviji „Journal of the Royal Society Interface” v sredo, 15. avgusta.

Marie Klein-Christin Klein

Kače naseljujejo vse večje ekosisteme razel polarnih območij. Prilagojene so tako plezanju na drevesa, kot zakopavanju pod zemeljsko površje. Koža mora izdržati dva do tri mesece takšnih aktivnosti, preden se žival levi.

"Kačja koža mora torej biti optimizirana proti obrabi," je predvidevala Marie-Christin Klein pred pričetkom svojega raziskovanja. V sodelovanju s Stanislavom Gorbom je preiskala kožo štirih vrst kač.

Peščeni udav (Gongylophis colubrinus), kalifornijska mlečna kača (Lampropeltis getula californiae), mavrični udav (Epicrates cenchria cenchria) in zeleni drevesni piton (Morelia viridis) naseljujejo raznovrstne življenjske prostore od puščave do tropskih gozdov.

"Z raziskovanjem teh štirih vrst smo odkrili, da se setava kože zelo razlikuje glede na življenjsko okolje. Pri vseh pa se kaže graduirana sestava kožnih plasti. To pomeni, da imajo kljub vrstno specifičnim razlikam v v debelini in strukturi vse zunanjo plast togo in trdo, proti notranjosti pa postajajo plasti vedno mehkejše in prožnejše," pojasnjuje Kleinova svoja odkritja, ki so potrdila njeno tezo o optimalni sestavi kože proti obrabljanju.

Vse štiri vrste dosežejo mehansko zaščito z različnimi tipi celic.Ena vrsta ima debelejšo kožo z okroglimi celicami, druga tanjšo kožo s podaljšanimi celicami. "To kaže na funkcionalno prilagoditev premikanju brez okončin, ki so ga kače razvile v suhem pa tudi vlažnem življenjskem okolju," pove Kleinova.

To področje je v veliki meri še neraziskano, Klein poroča dalje: "Znano je, kako je koža kače sestavljena, kljub temu pa še nihče ni raziskal njenih materialnih lastnosti in učinkov. Material, ki lahko prenaša zunanje sile iz toge zunanje na notranjo prožno plast ima sposobnost porazdelitve te sile na večjo površino in tako zmanjšati tičkovni pritisk. Ti materiali delujejo kot prilagodljiv oklep."

Ta načela delovanja bi lahko koristno uporabili na področju medicinske tehnologije. Lahko bi, na primer, optimizirali nezaželjena trenja pri uporabi umetnih protez. Spoznanje je uporabno tudi na področjih pogonskih in transpornih tehnologij zaradi zmanjšanih obrab in s tem povezanih stroškov, saj bi bilo potrebno uporabljati manj maziv.

Sistem proti drgnjenju za s tega stališča pomemben model, po katerem se bodo lahko zgledovali bionični raziskovalci univerze v Kielu (z oddelkov za specialno zoologijo, prof. Stanislav N. Gorb) pri optimizaciji že obstoječih, pa tudi razvoju novih materialov z večjimi odpornostmi na drgnjenje in obrabo.

Izvirna objava:

“Epidermis architecture and material properties of the skin of four snake species”

J. R. Soc. Interface rsif20120479; objavljenjo pred natisnjeno verzijo 15. avgusta 2012, 1742-5662.

http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/early/2012/08/13/rsif.2012.0479.a...