Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z Cambridge University stworzyli specjalną powłokę, przez którą odnóża owadów niszczących rośliny uprawne, żywność czy elementy konstrukcyjne domów wpadają w poślizg. W ten sposób ani karaczan, ani termit nie wespną się na żadną powierzchnię i będą raczej przypominać człowieka walczącego o odzyskanie równowagi pod prysznicem.

Nowy odstraszacz to dzieło Jana-Henninga Dirksa, Christofera Clemente'a i Waltera Federle'a z uniwersyteckiego Wydziału Zoologii. Ma on co najmniej kilka zalet: jest tani, łatwy w aplikacji, wytrzymały, nietoksyczny i bezpieczny dla środowiska.

Owady potrafią wspiąć się na niemal każdą naturalną i sztuczną powierzchnię, ponieważ na ich stopach znajdują się poduszeczki (łac. arolia albo pulvilli). Pokrywają je włoski wydzielające kleistą emulsję o konsystencji keczupu. Przyglądając się poduszeczkom uważniej, zoolodzy zauważyli, że pewna powłoka zmieniała właściwości opisywanej substancji. Wskutek tego lepka wydzielina zamieniała się w smar i owady zaczynały się po niej ślizgać.

Dzięki wykorzystaniu mikroskopowej metody odbiciowej (ang. interference reflection microscopy, IRM) zespół stwierdził, że żywica poliimidowa "wysysała" z owadziej wydzieliny wodę, pozostawiając z niej jedynie śliską tłustą warstewkę.

Na początku wpadliśmy na trop tych właściwości powierzchniowych przypadkowo, ale już wkrótce zdaliśmy sobie sprawę, że może to być coś bardzo użytecznego – tłumaczy Jan-Henning Dirks.

Nagranie wideo z eksperymentów laboratoryjnych pokazuje, że owady próbujące sięgnąć do skórki z jabłka zawieszonej na pokrytej teflonem szklanej rurce robiły to bez przeszkód. Gdy jednak identyczną rurkę pokrywano nowym materiałem, ciągle się obsuwały. Okazało się, że po jego wykorzystaniu ich odnóża osiągały średnio 40% przyczepności (wyrażonej za pomocą sił tarcia) ze scenariusza z wykorzystaniem teflonu.

Powłoka ekipy z Cambridge ogranicza ruchy wielu owadów, w tym mrówek, karaczanów, termitów i szarańczy. Oznacza to zmniejszenie szkód, czyli korzyści ekonomiczno-zdrowotne, a ze względu na mechanizm działania samym owadom nie dzieje się żadna krzywda. Rozwiązanie zostało opatentowane, obecnie akademicy szukają partnera, który pomoże im w komercjalizacji produktu.

Ponieważ woda absorbowana przez żywicę szybko wyparowuje, warstwa chroniąca przed nieproszonymi gośćmi właściwie nie musi być nigdy wymieniana. Jak podkreśla Dirks, w przyszłości należy sprawdzić, czy autorski pomysł sprawdza się w przypadku much, gekonów czy skorków, które wykorzystują nieco inne substancje przytwierdzające.

 

Giving cockroaches the slip from Cambridge University on Vimeo.

Share this post


Link to post
Share on other sites

może nie tyle się pozbędziemy, co będziemy mieli robactwo na podłodze zamiast na ścianach czy suficie ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Szkoda, że filmik prezentuje jedynie momenty utraty przyczepności na nowej powłoce, a nie tak jak przy klasycznej powierzchni także przebieg wchodzenia, bowiem widać, że jednak dość wysoko udało im się wspiąć.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwykle drobne struktury konieczne do prezentowania barw rzadko zachowują się w zapisie kopalnym. Z tego powodu rekonstrukcje opierają się na wyobrażeniach artystów. Ostatnio jednak zespół z Instytutu Geologii i Paleontologii Chińskiej Akademii Nauk ujawnił sekrety prawdziwego ubarwienia 35 okazów owadów z birmańskich bursztynów sprzed ok. 99 mln lat. Feeria barw nie tylko cieszy oko, ale i pozwala oszacować zachowanie i ekologię owadów z odległej geologicznej przeszłości.
      Artykuł Chińczyków ukazał się w piśmie Proceedings of the Royal Society B. Bursztyny z inkluzjami pochodzą z kopalni na północy Mjanmy. Zachowały się w nich owady należące do 3 rzędów - błonkówek (Hymenoptera), chrząszczy (Coleoptera) i muchówek (Diptera) - i co najmniej 7 rodzin.
      Barwy zachowane w bursztynowych skamieniałościach to kolory strukturalne, związane z mikroskopijnymi strukturami na powierzchni zwierzęcia. Rozpraszają one światło o konkretnej długości fali, dając bardzo intensywne barwy. Ten mechanizm odpowiada za wiele kolorów, znanych nam z codziennego życia - tłumaczy prof. Pan Yanhong, specjalista od rekonstrukcji paleokoloru.
      U wielu owadów zaobserwowano ubarwienie całego ciała, u innych kolory występowały tylko na niektórych częściach ciała.
      Najbardziej unikatowe ubarwienie zaobserwowano u 29 okazów należących do złotolitek (Chrysididae) i bleskotek (Chalcidoidea); zazwyczaj są one niewielkie, co sprawia, że idealnie nadają się do zachowania w bursztynie. Tak jak u współczesnych krewnych, na głowie, tułowiu, odwłoku i odnóżach złotolitek z bursztynu widać metaliczną zieleń z domieszką niebieskiego, zieleń, a także żółtawą zieleń i barwę niebieskofioletową.
      Naukowcy opisali też niebieskie, fioletowe, metalicznie zielone i zielononiebieskie okazy (5) chrząszczy, a także jednego przedstawiciela rodziny lwinkowatych (Stratiomyidae); ten ostatni również połyskiwał metaliczną ciemną zielenią.
      Widzieliśmy tysiące bursztynowych skamieniałości, ale zachowanie barw w tych egzemplarzach jest wyjątkowe - podkreśla Yanhong.
      By zrozumieć, czemu kolor zachował się w pewnych skamieniałościach z bursztynu, a w innych nie, naukowcy przecięli za pomocą noża diamentowego oskórek 2 barwnych owadów i porównali go ze zwykłą (brązowo-czarną) kutykulą.
      Za pomocą mikroskopii elektronowej wykazano, że barwne okazy miały w szkielecie zewnętrznym dobrze zachowane struktury rozpraszające światło (nie stwierdzono obecności np. trójwymiarowych kryształów fotonicznych, co oznacza, że kolor musiał być skutkiem zidentyfikowanych warstw w epikutykuli). Niezmieniona nanostruktura sugeruje, że to oryginalne barwy, które występowały w kredzie. Tam, gdzie kolor się nie zachował, struktury oskórka były uszkodzone, co może wyjaśniać ich brązowo-czarny wygląd. Jak zademonstrowali Chińczycy, w jednych częściach inkluzji warstwy epikutykuli mogą się zachować dobrze, a w innych nie.
      Czego możemy się dowiedzieć na podstawie ubarwienia kredowych owadów? Współczesne złotolitki są pasożytami gniazdowymi (samice złotolitek składają jaja do gniazd pszczół dziko żyjących, grzebaczy czy os). Ponieważ wykazano, że kolory strukturalne mogą służyć jako kamuflaż, możliwe, że barwa kredowych złotolitek pozwalała uniknąć wykrycia. W tym momencie nie możemy jednak wykluczyć, że kolory odgrywały rolę inną niż kamuflaż, np. były wykorzystywane w termoregulacji - podsumowuje dr Chenyang Cai.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jajka, które w innym razie zostałyby wyrzucone, można wykorzystać jako podstawę taniej powłoki ochronnej do owoców i warzyw. Jak podkreślają naukowcy z Rice University, cienka powłoka rozwiązuje sporo problemów producentów, konsumentów i środowiska.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Materials wyliczają, że roczna produkcja jaj w USA przekracza 7 mld; producenci odrzucają 3% z nich, dlatego ponad 200 mln trafia ostatecznie na wysypiska.
      Ograniczanie niedoborów żywności bez uciekania się do modyfikacji genetycznych, niejadalnych powłok lub dodatków chemicznych jest ważne dla ekologicznego stylu życia - podkreśla Pulickel Ajayan.
      Jajeczna warstwa jest jadalna, opóźnia utratę wody, zapewnia ochronę antydrobnoustrojową i jest w dużej mierze nieprzenikalna dla pary wodnej i gazów (zapobiega to przedwczesnemu dojrzewaniu). Powłokę bazującą na naturalnych składnikach można spłukać wodą. Jeśli ktoś wykazuje nadwrażliwość na składniki powłoki albo ma alergię na jaja, może z łatwością wyeliminować warstwę - opowiada Seohui Jung.
      Białko (albuminy) i żółtko jaja stanowią blisko 70% powłoki. Reszta to głównie nanomateriały celulozowe, które stanowią barierę dla wody i zapobiegają wysychaniu, a także odrobina antydrobnoustrojowej kurkuminy oraz gliceryny dla elastyczności.
      Białko, które jest złożone przede wszystkim z albumin (~54%), pozwala uzyskać wytrzymałą, jadalną warstwę. Poli(albumina) jest jednak łamliwa, stąd dodatek gliceryny, która ma pomóc w powlekaniu bez pęknięć obiektów o nieregularnych kształtach, czyli np. owoców i warzyw. Gliceryna jest jednak hydrofilowa i pęcznieje w wilgotnych środowiskach. Mając to na uwadze, Amerykanie pomyśleli o zastosowaniu niewielkiej ilości bogatego w kwasy tłuszczowe hydrofobowego żółtka. Kurkumina ma z kolei właściwości antybakteryjne, przeciwgrzybiczne i zapobiega tworzeniu biofilmów. Nanokryształy celulozy (CNCs) obniżają przepuszczalność powłoki dla wody i gazów i zapewniają mechaniczne wzmocnienie.
      Testy laboratoryjne powlekanych truskawek, awokado, bananów i innych owoców wykazały, że zachowywały one świeżość o wiele dłużej niż owoce kontrolne. Testy ściskania zademonstrowały, że powleczone owoce są znacząco sztywniejsze i twardsze. Stwierdzono także, że powłoka zatrzymuje wodę w środku, spowalniając dojrzewanie.
      Analiza samodzielnych filmów wykazała, że są one niezwykle elastyczne i odporne na pękanie. Dalsze testy zademonstrowały, że powłoka jest nietoksyczna (stosowano hodowle in vitro komórek ludzkiej linii komórkowej Panc02 z różnymi stężeniami powłoki). Na podstawie testów rozpuszczalności stwierdzono, że zmywaniu ulega nawet grubsza niż zwykle powłoka (o grubości 100 µm, w porównaniu do zwykłej grubości 23–33 µm). Płukanie wodą przez kilka minut prowadzi do całkowitego jej rozłożenia - zaznacza Ajayan.
      Badacze dopracowują skład powłoki i rozważają inne materiały źródłowe. Wybraliśmy białka jaj, ponieważ marnuje się bardzo dużo jaj, ale to nie oznacza, że nie można wykorzystać czegoś innego - wyjaśnia Muhammad Rahman. Jung dodaje, że zespół testuje białka, które można wyekstrahować z roślin.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W bursztynie ze środkowej kredy zachował się chrząszcz z pyłkiem na pokrywających go włoskach. Wygląda więc na to, że mutualizm schylikowatych i okrytonasiennych występował już co najmniej 99 mln lat temu. Znaleziska dokonał amerykańsko-chiński zespół, który w tym samym złożu z północnej Mjanmy natrafił na pierwszy przypadek amonita w bursztynie.
      Autorzy raportu z pisma PNAS podkreślają, że odkrycie przesuwa najstarszy udokumentowany przypadek zapylania okrytonasiennych przez owady o ok. 50 mln lat. Wcześniejsze najstarsze bezpośrednie dowody wiązały się przedstawicielami prehistorycznego plemienia pszczół Electrapini ze środkowego eocenu z miejscowości Eckfeld i Messel w Niemczech (sprzed, odpowiednio, 48 i 45 mln lat).
      Analizą morfologiczną 62 ziaren pyłku z Mjanmy zajmował się David Dilcher, emerytowany profesor Uniwersytetu Indiany. Wg niego, kształt i struktura pyłku wskazywały, że wyewoluował w taki sposób, by przenosić się w wyniku kontaktu z owadami. Twierdząc tak, Dilcher powoływał się na rozmiar ziaren, ich "ornamentację" oraz zdolność zbijania się w grudki.
      Pyłek przedstawiciela dwuliściennych nie był wcale łatwy do wykrycia. Udało się to dopiero za pomocą mikroskopu konfokalnego.
      Chrząszcz znajdujący się w bursztynie to nowy gatunek. Naukowcy nadali mu łacińską nazwę Angimordella burmitina. Jego zapylającą rolę potwierdzono, opierając się na kilku fizycznych cechach, w tym na budowie aparatu gębowego czy na pokroju ciała. Ujawniono je za pomocą mikrotomografii komputerowej.
      Wiek nowej skamieniałości określono, bazując na wieku innych znanych fosyliów z tej samej lokalizacji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Latem zeszłego roku Jeff Weakley z Florydy zauważył wybrzuszenie na swojej stopie. Ponieważ ostatnimi czasy więcej biegał, myślał, że to pęcherz. Początkowo w ogóle się tym nie przejął, ale gdy zmiana nadal rosła, otworzył ją i ku swojemu zaskoczeniu znalazł fragment zęba rekina, który ugryzł go w 1994 r. podczas surfowania przy Flagler Beach.
      Najpierw Weakley chciał sobie zrobić z fragmentu zęba wisiorek, w pewnym momencie przeczytał jednak, że analizując DNA z zęba wyjętego z nogi ofiary, naukowcy z Florida Program for Shark Research zidentyfikowali gatunek rekina odpowiedzialnego za pogryzienie u wybrzeży stanu Nowy Jork. Pomysł z wisiorkiem został więc błyskawicznie zarzucony i Weakley skontaktował się z Florydzkim Muzeum Historii Naturalnej.
      Byłem bardzo podekscytowany możliwością identyfikacji rekina, bo zawsze chciałem wiedzieć [co mnie wtedy ugryzło]. Przez chwilę się wahałem, bo pomyślałem, że mogą mi powiedzieć, że padłem ofiarą makreli albo ryby z rodziny belonowatych, a to byłoby naprawdę upokarzające.
      Koniec końców okazało się jednak, że mężczyzna został ugryziony przez żarłacza czarnopłetwego (Carcharhinus limbatus).
      Choć tak naprawdę właściwie nikt nie był zaskoczony wynikiem (gdy do pogryzienia dochodzi na Florydzie, często odpowiada za nie właśnie C. limbatus), czymś niespodziewanym okazał się stan samego DNA. Przez ponad 24 lata układ odpornościowy Weakleya powinien je zniszczyć, dlatego Gavin Naylor i Lei Yang, menedżer jego laboratorium, oceniali szanse na powodzenie przedsięwzięcia jako bardzo małe lub żadne. Okazało się jednak, że byli w błędzie.
      Najpierw Yang oczyścił ząb, usunął część szkliwa i wyskrobał miazgę. Potem wyekstrahował z tkanki DNA i je oczyścił. Po kilku kolejnych etapach wstępnej obróbki porównał docelowe sekwencje z 2 bazami danych genetycznych rekinów i płaszczek. W ten sposób okazało się, że Weakley, wydawca magazynu Florida Sportsman, padł ofiarą żarłacza czarnopłetwego.
      Ponieważ w ok. 70% przypadków nie wiadomo, jaki gatunek dopuścił się pogryzienia, pozyskanie dokładniejszych danych pozwoliłoby opracować nowe strategie unikania takich sytuacji - podkreśla Yang.
      Po wypadku Weakley bardzo szybko, bo w ciągu paru tygodni, wrócił do wody. Zabezpieczał tylko stopę wodoodpornym bandażem i specjalnym butem. Po ćwierćwieczu co tydzień surfuje i łowi ryby, a napotkane rekiny traktuje jak psy, które potrafią dopiec w czasie joggingu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W warstwie amortyzacyjnej słoniowych stóp (zarówno z przodu, jak i z tyłu) kryje się szósty "palec". Struktura kostna zastanawiała naukowców od ponad 300 lat - często lekceważono ją jako kolejny element chrzęstny - jednak dzięki tomografii komputerowej, histologii i mikroskopowi elektronowemu okazało się, że pomaga ona w podtrzymaniu ciężkiego ciała tych ssaków.
      Szósty palec słoni to de facto masywna trzeszczka, powstała w wyniku kostnienia w obrębie ścięgien. Naukowcy z zespołu doktora Johna Hutchinsona z Królewskiego College'u Weterynaryjnego stwierdzili, że zaszła niejednolita osteogeneza na podłożu chrzęstnym, a palcopodobne twory funkcjonują jak prawdziwe palce.
      Analizując skamieniałości, Brytyjczycy doszli do wniosku, że "prepalce" wyewoluowały ok. 40 mln lat temu, a więc wtedy, gdy słonie stawały się większe i w większym stopniu lądowe. W artykule zamieszczonym w Science, naukowcy stwierdzili, że wczesne trąbowce było raczej stopochodne, podczas gdy u pierwszych słoniowatych wykształciła się morfologia stopy sprzyjająca chodzeniu na czubkach palców, włączając w to prepalce oraz warstwę amortyzacyjną zbudowaną z tkanki chrzęstnej i tłuszczowej.
      Trzeszczka została odkryta w 1706 r. podczas sekcji przeprowadzanej przez szkockiego chirurga. Każdy, kto badał słoniową stopę, był nią zaskoczony. Szybko jednak przechodzono nad tym do porządku dziennego. Hutchinson i inni nie poddali ani nie znudzili się jednak tak szybko, co pozwoliło im ustalić, że szósty palec jest zbudowany z kości, choć ma ona nieregularny i nietypowy układ.
      Prawdopodobnie zaczęło się od niewielkiego wyrostka w tkance, który pierwotnie nie musiał być nawet kością [...]. Wiele zwierząt ma takie struktury i czasem przekształcają się one w kość o zróżnicowanych gatunkowo funkcjach.
      Stopa słonia ma skomplikowaną budowę. Pięć palców znajduje się z przodu, a trzeszczka jest skierowana ku tyłowi (w kierunku pięty), zapewniając dodatkowe podparcie.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...