Zaczęło się od tego, że Jolanta Watson położyła zamrożonego
gekona Diplodactylus steindachner na szkiełku. Skórę gekona ozdabiają piękne plamy kasztanowe i jasnobrązowe i Watson chciała zbadać je pod mikroskopem. Kiedy jednak sięgnęła po skalpel, zauważyła, że na szkiełku pojawiły się maleńkie krople wody. Im dłużej patrzyła, tym kropli było więcej. Skąd się brały?
Mikroskop ujawnił odpowiedź. Przez jego soczewkę Watson widziała, że krople kondensowały się na skórze gekona, zlewały się ze sobą i samodzielnie odskakiwały. To dlatego szkiełko było mokre. Skóra tego gekona potrafi aktywnie odpychać wodę, nawet kiedy gekon był martwy i nieruchomy. A kiedy żyje, może użyć tego zjawiska, które Watson nazwała “
geckovescence”, do czyszczenia skóry bez wysiłku.
Istnieje około 1500 gatunków gekonów, które są najlepiej znane ze swoich przyczepnych stóp. Ich palce pokryte są tysiącami mikroskopijnych włosków, które pozwalają im trzymać się pozornie gładkich powierzchni – włącznie ze ścianami w australijskim domu Watsonów. Kiedy razem z mężem, Gregorym, obserwowała te jaszczurki, oboje zdali sobie sprawę z tego, że naukowcy w dużej mierze ignorowali resztę ciała gekona. Ich palce są super, ale co z resztą ich skóry? W szczególności, jak radzą sobie z wodą?
Gekon Diplodactylus steindachner żyje na pustyni australijskiej, gdzie opady deszczu są rzadkie i wody jest mało. Niemniej chłodne noce i wilgotne poranki produkują bardzo dużo rosy, a rosa osiada na skórze gekona. To jest problem: nasiąkła woda skóra jest wylęgarnią mikrobów i grzybów, które potencjalnie mogą powodować choroby.
Na szczęście, jak odkryli Watsonowie, gekon potrafi suszyć się automatycznie. Kiedy obejrzeli skórę jaszczurki pod mikroskopem, zobaczyli, że jego łuski przypominają okrągłe kopuły. Każda z nich pokryta była mikroskopijnymi włoskami o długości zaledwie kilku setnych milimetra, wielkości mniej więcej małej bakterii. Są one gęsto upakowane: tysiące zmieściłyby się na przekroju jednego włosa ludzkiego.
Wiele stworzeń, włącznie z skoczogonkami, skoczkami, liśćmi lotosu i jajami nurzyków, używają podobnych mikroskopijnych struktur do impregnowania się. Zasada jest zawsze ta sama: są tam podniesione partie, jak włoski gekona, które więżą kieszonki powietrza i w ten sposób nie pozwalają wodzie na przedostanie się do skóry. Kiedy tworzą się kropelki, siedzą na szczycie nastroszonych części jak niemal doskonałe kule, zamiast spłaszczać się, tak jak zrobiłyby to na blacie stołu albo na twojej skórze.
Watsonowie zobaczyli to właśnie, kiedy na tyle zamrozili skórę gekona, że zaczęła kondensować się na niej rosa. Pojawiły się okrągłe kropelki i rosły. Kiedy dotykały się, zlewały się w jedną. A kiedy zlewały się, od czasu do czasu odskakiwały od skóry. Dlaczego? Ponieważ kiedy jednoczą się dwie kropelki, ich łączna objętość pozostaje ta sama, ale ich połączona powierzchnia – a więc energia powierzchni – maleje. Zamieniają część energii powierzchni w energię kinetyczną i jeśli wymiana jest wystarczająca, mogą wyskoczyć w powietrze.
Wszystko to dzieje się bez pomocy sił zewnętrznych, ale siły zewnętrzne mogą pomóc. Kiedy jest mgła, kropelki wody z powietrza zderzają się z kropelkami na skórze gekona, podnosząc szanse odskoczenia. Tutaj jest seria zdjęć pokazująca taki skok. Pomaga także wiatr; zwiewa kropelki razem i unosi krople od jaszczurki.
Wszystko to daje samoczyszczącą skórę bez żadnego wysiłku. Kiedy kropelki tworzą się i zlewają, niosą ze sobą brud, zarodniki grzybów i inny obcy materiał. Kiedy odskakują, zabierają te zanieczyszczenie z gekona. Prawdopodobnie inne zwierzęta używają podobnej sztuczki, włącznie z rodzajem cykady, który Watsonowie badali kilka lat temu.
“Jest szereg potencjalnych praktycznych zastosowań tego odkrycia – mówi Watson. – Utrzymanie powierzchni wolnej od wilgoci z powietrza może zredukować wzrost bakterii i grzybów. Badamy obecnie szereg właściwości na specjalnie skonstruowanej replice skóry gekona”.
Źródło: Watson, Schwarzkopf, Cribb, Myhra, Gellender & Watson. 2015. Removal mechanisms of dew via self-propulsion off the gecko skin. Interfacehttp://dx.doi.org/10.1098/rsif.2014.1396
Water automatically leaps off lizards self cleaning skin
Not Exactly Rocket Science, 10 marca 2015
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
