Kilkunastocentymetrowe, brązowawe salamandry Aneides vagrans pozornie nie różnią się od innych niewielkich salamander – mają tylko nieco większe łapy. Brak im przypominających skrzydła fałdów skórnych, spotykanych u zwierząt zdolnych do szybowania. Nie są też zdolne do szczególnie szybkich reakcji. Jednak w odróżnieniu od typowych płazów, spędzają życie skacząc z gałęzi na gałąź w koronach najwyższych drzew świata – kalifornijskich sekwoi wieczniezielonych (Sequoia sempervirens).

Jak wykazały wcześniejsze badania w tunelu aerodynamicznym, salamandry mają wyjątkową kontrolę nad procesem opadania i są w stanie wykonywać w powietrzu manewry, chroniące je przed upadkiem na ziemię – zręcznie poruszając ogonem, tułowiem czy łapami podczas szybowania potrafią skręcać, a nawet się obrócić, jeśli znajdą się do góry nogami.

Zagadką było jednak to, w jaki sposób salamandry bezbłędnie lądują i startują; jeśli kończyna mocno trzyma się podłoża, trudno ją do niego oderwać, a jeśli łatwo się odrywa, jak wylądować na nierzadko śliskim podłożu nie spadając na ziemię? Jak sugerują badania zespołu kierowanego przez naukowców z Washington State University (USA), w grę może wchodzić zaskakujący mechanizm: palce wypełniane krwią.

Jak się okazało, Aneides vagrans mogą szybko doprowadzać, zatrzymywać i odprowadzać krew z czubków palców, aby zoptymalizować je pod kątem przyczepności - zależnie od tego, czy chcą trzymać się podłoża, czy od niego oderwać.

Oprócz odkrycia nowego mechanizmu fizjologicznego u salamander, badania mogą również mieć praktyczne zastosowanie w projektowaniu inspirowanym biologią i wpłynąć na rozwój klejów, protez czy nawet robotycznych kończyn.

„Kleje inspirowane palcami gekonów już pozwalają na ponowne wykorzystanie powierzchni bez utraty lepkości — powiedział Christian Brown z Washington State University główny autor badania. - Zrozumienie palców salamandry może doprowadzić do podobnych przełomów technologicznych”.

Salamandry z rodzaju Aneides od dawna zwracały na siebie uwagę naukowców kwadratowymi czubkami palców i jaskrawoczerwonymi plamami krwi, które można zobaczyć pod ich przezroczystą skórą. Uważano, że te cechy wspomagają natlenienie krwi, ale nie było dowodów na poparcie tego twierdzenia.

Do odkrycia doprowadziła Browna nieoczekiwana obserwacja podczas kręcenia filmu dokumentalnego „The Americas” (zostanie wyemitowany 23 lutego w stacjach NBC i Peacock). Pracując na planie jako ekspert od salamander, Brown miał okazję obserwować poprzez silnie powiększające obiektywy kamer, jak płazy się poruszają.

Zauważył, że krew napływała do przezroczystych czubków palców salamander na chwilę przed tym, jak zrobiły krok. Po zakończeniu zdjęć do filmu udało mu się skorzystać ze sprzętu filmowego do przeprowadzenia badań naukowych. Nagranie wideo o wysokiej rozdzielczości zostało przeanalizowane w Centrum Mikroskopii i Obrazowania Franceschi na WSU. Okazało się, że salamandry mogą precyzyjnie kontrolować przepływ krwi do każdej strony czubków palców.

Pozwala im to asymetrycznie regulować nacisk, poprawiając przyczepność na nierównych powierzchniach, takich jak kora drzew. Co zaskakujące, krew napływająca przed „oderwaniem palca” wydaje się pomagać salamandrom odczepiać się, a nie przyczepiać. Lekko napełniając czubek palca, salamandry zmniejszają powierzchnię styku z podłożem, minimalizując energię potrzebną do oderwania się od niego. Ma to kluczowe znaczenie przy poruszaniu się po nierównych i śliskich powierzchniach w koronach sekwoi — i do bezpiecznego lądowania podczas skoków między gałęziami.

Podobne unaczynione struktury występują u innych gatunków salamandry, w tym wodnych, co sugeruje uniwersalny mechanizm regulacji sztywności palców, który może służyć różnym celom w zależności od środowiska salamandry. W przyszłości Brown i współpracownicy planują rozszerzyć badania, aby przyjrzeć się, jak ten mechanizm działa u innych gatunków salamandry w różnych siedliskach.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/