Ультрачерные рыбы и экзоскелет дьявольского жука: научные открытия 2020 года, которые ведут к новым изобретениям

И пусть 2020 год запомнился нам коронавирусом, не все ученые были зациклены на его изучении и поиске вакцины. Исследователи продолжали наблюдать за природой, ведь именно оттуда они и черпают свое вдохновение. Подражание природе в науке называют биомимикрией, или биомиметикой. Ученые находят экосистему, изучают принцип ее работы, а затем пытаются переложить его на современные технологии: создание роботов, новых космических кораблей или даже лекарств. Какие научные открытия 2020 года могут стать вдохновением для новых изобретений? Расскажем ниже.

Морская рыба-присоска на спинах других существ

Реморы — рыбы, которых смело можно назвать настоящими путешественниками. С помощью присосок они цепляются на спины синим китам или даже акулам, передвигаясь вместе с ними. Но делают они это не просто так: реморы скользят по поверхности тела своего хозяина, откусывая омертвевшие участки кожи и убивая паразитов.

Ученые Брук Фламманг и Джереми Голдбоген выяснили, что реморы не присасываются вплотную к коже. Они как бы парят над ней, создавая область низкого давления, за счет которой рыбы и держатся. Сейчас Фламманг работает над созданием искусственной присоски, вдохновленной реморами. В будущем такие приспособления будут использоваться для креплений камер слежения. Их планируется устанавливать на тех же синих китов, которые сейчас находятся под угрозой исчезновения. Если обычные присоски сейчас держатся всего 24-48 часов, то новые будут оставаться на коже морских обитателей до двух недель.

Рыбьи плавники так же чувствительны, как и кончики пальцев

В 2020 году биолог Адам Харди из Чикагского университета провел масштабное исследование плавников. Он выяснил, что рыбы используют их не только для координации движения. Поверхность плавников такая же чувствительная, как и человеческие пальцы.

Команда Харди проводила опыты на бычках, обитающих в пресноводных водоемах. Ученые записывали образцы электрических импульсов, производимых нервами плавников. Выяснилось, что они могут распознавать даже очень мелкие детали. Сейчас Харди надеется, что его открытие поможет ученым создавать более чувствительные сенсорные технологии для роботов.

Экзоскелет дьявольского жука практически нельзя разрушить

Дьявольским это насекомое назвали не просто так. Как правило, многие жуки живут всего несколько недель, но продолжительность жизни этого вида составляет около 8 лет. Это соответствует примерно тысячам лет жизни человека. Не умирают жуки во многом из-за своего крепкого экзоскелета. Размер насекомого — всего 2,5 см. Но он может выжить, даже если по нему дважды проедется грузовик. Экзоскелет этих жуков в принципе сложно уничтожить. Команда ученых из Калифорнии выяснила, что он способен выдерживать вес, в 39 000 раз превышающий его собственный.

Прочность обусловлена его формой: экзоскелет дьявольских жуков плоский, а не округлый. Внутри него есть прослойки белка, которые постоянно двигаются, спасая оболочку от разрушения.

Калифорнийские ученые предполагают, что похожую конструкцию можно использовать для создания креплений турбин самолетов. Они уже создали ее трехмерную модель и выяснили, что она намного прочнее и жестче тех, что используются в современной авиации.

Ультрачерная пигментация глубоководных рыб

Когда глубоководного клыкозуба впервые вытащили на поверхность, его попытались сфотографировать. Но снимки не передавали деталей. Дело в том, что поверхность рыбы была нефотогенной. Ее ткани поглощали 99,5% от вспышки камеры.

Глубоководные рыбы обладают ультрачерной пигментацией. Она позволяет им полностью сливаться с кромешной тьмой глубин океана. Так они защищают себя от хищников, которые умеют освещать себе путь.

Для сравнения: черный цвет, который мы видим, поглощает всего 10% света. Ультрачерная пигментация клыкозуба появилась за счет гигантских капсул, содержащих темный пигмент. У других рыб они значительно меньше по своей форме. Это открытие можно использовать для создания искусственного ультрачерного пигмента. Им планируется покрывать телескопы, чтобы лучше видеть ночное небо.

Тропические змеи изгибаются при перелете с дерева на дерево

В тропиках живут змеи, которые умеют летать. Они прыгают с ветки на ветку, изгибаясь, чтобы сохранить устойчивость. Так змеи борются с гравитацией. Их торс при этом становится очень плотным, помогая тем самым змеям лучше скользить по воздуху. Это помогает им преодолевать расстояния длинной до 1 метра. Вдохновясь летающими змеями, ученые решили создать поисково-спасательного робота, которого можно было использовать в тропиках или других местах с густыми зарослями деревьев.

Системы фильтрации, созданные головастиками

Эти крошечные личинки визуально похожи на головастиков. Они живут на глубине моря, где практически нет пищи. У них нет конечностей, но личинки используют собственную слизь для создания камер, ребристых стен, туннелей и даже залов. Подобно паукам, они плетут систему фильтрацию, съедая все, что попадает в нее. Сейчас ученые хотят искусственно воссоздать биомиметическую надувную систему фильтрации, которая сможет отфильтровывать вредные вирусы и бактерии.

Белок — объяснение светящейся голубой слизи трубочного червя

На глубине океана живет трубчатый червь, который светится в темноте. Делает он это с помощью слизи. Она может светиться на протяжении 72 часов, а еще находится вне организма червя, так что не тратит его энергию.

Ученые из Калифорнии выяснили, что слизь состоит из ферритина — белкового комплекса, состоящего из железа. Он выпускает электрически заряженные атомы, которые преобразуются в голубоватый свет. Сейчас исследователи из Калифорнии пытаются воспроизвести слизь искусственным путем. Ее планируется использовать для создания батарей, применяемых в чрезвычайных ситуациях, когда у людей нет доступа к электричеству.

Шмели знают, насколько они большие

Издалека шмели кажутся неуклюжими. Раньше ученые считали, что эти насекомые просто не знают о свои размерах. Но в 2020 году этот миф был развенчан инженером Шридхаром Рави из Канберры. Он построил для шмелей туннель, ведущий к улью. Вход в него со временем уменьшали. Тогда шмели перестали залетать внутрь: они останавливались и сканировались отверстие. А затем поворачивались боком, чтобы попасть внутрь и не повредить крылья.

Сейчас ученые планируют выяснить, какие части мозга шмелей отвечают за распознавание размеров. А потом их данные буду использоваться для создания систем восприятия для роботов.

Экзоскелет муравья-листореза имеет защитное покрытие на минеральной основе

Биолог Хунцзе Ли назвал муравьев-листорезов каменными. И не зря, ведь их экзоскелет покрыт защитным слоем, состоящим из твердых минералов. Его практически невозможно разрезать или сломать. Зато минералы хорошо растворяет обычный ополаскиватель для полости рта.

Ли выяснил, что экзоскелет состоит из кальцита и магнита. А зубчики муравьев могут измельчать известняк. Интеграцию магния и кальцита можно использовать в нанотехнологиях для создания более прочных пластмасс, клея и строительных растворов. А еще и она будет полезна в стоматологии.

У мотыльков есть акустический покров, который заглушает слух летучих мышей

Мотылькам постоянно приходится прятаться от летучих мышей — хищников, которые ищут добычу ориентируясь на звуки. Но эволюция не стоит на месте. Чтобы защитить себя от гибели, некоторые виды мотыльков обзавелись уникальной акустикой. На их крыльях сформировались чешуйки, которые помогают поглощать звук эхолота летучей мыши. Их размер — меньше миллиметра, но они способны полностью заглушить движения бабочек и мотыльков. Летучие мыши не слышат их, а значит не могут поймать и съесть.

Как ученые могут использовать это открытие? Например, для создания новых звукоизолирующих материалов. Ожидается, что они будут поглощать звук в 10 раз эффективнее, но их размеры станут меньше. Нам не придется устанавливать громоздкие конструкции в дома и офисы, чтобы заглушить посторонние звуки. Уже скоро ученые могут разработать тонкие звукопоглощающие обои.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание