Znajdź zawartość

Naukowcy uważają, że w wyjaśnieniu przyczyny występujących u dzieci złamań zielonej gałązki (ang. greenstick fracture), zwanych inaczej podokostnowymi, pomogą prawdziwe gałązki, a konkretniej budowa młodego drewna. Dr Roland Ennos z Uniwersytetu w Manchesterze analizował, czemu gałęzie odkształcają się lub rozdwajają, zamiast złamać wyraźnie w jednym kierunku. U dzieci często dzieje się podobnie: kości łamią się raczej wzdłuż, w dodatku uraz nie jest widoczny pod grubą na tym etapie życia okostną. Struktura komórek w drewnie przypomina upakowane wzdłuż gałęzi słomki do picia. Oznacza to, że są one sztywniejsze wzdłuż niż na boki. Kiedy próbujesz je złamać, generujesz nacisk wzdłużny i poprzeczny. Powoduje to rozciąganie jednej i uciskanie drugiej strony gałęzi. Ciśnienie poprzeczne łatwo kruszy słomkopodobne struktury w lżejszych drewnach, powodując ich wyginanie. Z tego powodu można je wykorzystywać do wyplatania koszy. W gęstszym drewnie komórki mają grubsze ściany, dlatego przyłożenie siły spowoduje, że rozdzieli się ono na dwoje: niska wytrzymałość warstwy na rozciąganie w kierunku poprzecznym do włókien [ang. transverse tensile strength] skieruje pęknięcie wzdłuż. I rzeczywiście, żywe gałęzie nie łamią się czysto. Ennos podkreśla, że gdy zapoznawał się z literaturą fachową, nikt nie potrafił podać przyczyn złamań zielonej gałązki. Wydaje się, że kryształy [hydroksyapatyty] są ułożone w kości w ten sam sposób – wzdłuż – jak kryształy w drewnie. Kości dorosłych zostają silnie zremodelowane: ulegają rozpuszczeniu i ponownemu ułożeniu, przez co kryształy są zorientowane w różnych kierunkach. Na razie studium miało charakter teoretyczny. Teraz z przy pomocy chirurga ortopedy Brytyjczyk zamierza przetestować 3 rodzaje drewna: wierzbinę, orzech i jesion. Ennos uważa drewno za materiał doskonały, lepszy do stali czy plastiku. Jak tłumaczy, układ komórek umożliwia transport wody wzdłuż gałęzi, a fakt, że przez to się rozdwajają, stanowi jedynie niewielki minus.

Linie papilarne nie powodują, że chwyt naczelnych staje się pewniejszy. W rzeczywistości ich rola jest zupełnie inna: zmniejszają tarcie potrzebne do utrzymania na gładkich powierzchniach. Skóra jest gumowata, a zatem linie papilarne mogą w rzeczywistości osłabiać chwyt. Nasze eksperymenty z wykorzystaniem plastikowego kubka, ciężarków i pasków Perspeksu (szkła akrylowego), z których w laboratorium stworzyliśmy prostą maszynę, wykazały, że mam rację – przekonuje dr Roland Ennos z Uniwersytetu w Manchesterze. Brytyjczyk dodaje, że linie papilarne mają nie tylko naczelne, ale także będące torbaczami koale. U południowoamerykańskich małp podobne twory występują zaś nie na dłoniach, a na ogonach. Po co więc są? Mam swoją ulubioną teorię. Linie papilarne pozwalają skórze na odkształcanie się. Zapobiega to tworzeniu się pęcherzy. To dlatego bąble pojawiają się na gładkich częściach dłoni i stóp, a nie na pofałdowanych [...]. Obecnie testujemy tę teorię i dwie inne, że linie papilarne poprawiają chwyt na chropowatych powierzchniach lub zwiększają wrażliwość. Eliminując dotychczasowe wyjaśnienie, dr Ennos posłużył się trzema paskami szkła akrylowego (pleksi) i prawą ręką studenta Petera Warmana. Przeprowadzono badania uchwytu dla wszystkich palców, w tym dla kciuka. Paski pleksi miały różną szerokość, a maszyna ściągała je w dół za pomocą obciążonego kubka. Wyginanie palców pozwoliło określić parametry chwytu przy 3 kątach. Dzięki tak zróżnicowanemu scenariuszowi eksperymentu naukowcom udało się oddzielić wpływ dwóch zmiennych: siły dociskowej i obszaru styku. Okazało się, że tarcie wzrastało ze zwiększeniem powierzchni kontaktowej. To wbrew prawu fizycznemu, zgodnie z którym tarcie nie zmienia się, gdy powierzchnia staje się większa. Brytyjczycy uważają, że dzieje się tak, ponieważ skóra jest gumowata i nie stanowi typowego ciała stałego. Akademicy pokryli dodatkowo palce tuszem. Mogli w ten sposób sprawdzić, co dzieje się, gdy na paski pleksi działa się z różną siłą. W porównaniu do gładkiej skóry, linie papilarne ograniczały obszar styku o jedną trzecią, co zapewne zmniejszało tarcie. Badania wykazały, że palce zachowywały się bardziej jak guma niż jak ciało stałe. Współczynnik tarcia zmniejszał się przy mocniejszym ciągnięciu przez maszynę i zwiększał, gdy po spłaszczeniu rozszerzał się obszar kontaktu palców z przedmiotem. Z kolei naprężenie styczne było większe przy silniejszym nacisku, co sugeruje tworzenie się biofilmu pomiędzy palcami a powierzchnią ściskanego przedmiotu. W porównaniu z gładką skórą, linie papilarne o 30% zmniejszają powierzchnię styku, co redukuje tarcie. To z kolei sugeruje, że ich zadaniem nie jest poprawienie uchwytu. Jak zauważył doktor Ennos, eksperyment jego zespołu był tak prosty, że dało się go przeprowadzić i 100 lat temu. Nikt się jednak tą tematyką nie zainteresował. Bez sprawdzania przyjęto po prostu zgodne z intuicją założenie. Jak podkreśla, jego badania mogą mieć praktyczne zastosowanie. Osoby, które mają uszkodzone nerwy i się nie pocą, mają bardzo śliskie palce i nie mogą w nie chwytać. Teraz możliwe będzie opracowanie czegoś, co im pomoże.