Dziwne stawy skorpionów inspirują inżynierów

Niemiecki zespół Alice Günther z Uniwersytetu w Rostocku zajął się wyjaśnianiem, w jaki sposób ogon skorpiona pozwala mu zadawać celne ciosy kolcem jadowym, a jednocześnie zapewnia względną swobodę znajdującym się wewnątrz tej struktury miękkim tkankom.

Günther i jej współpracownicy zbadali dziesiątki skorpionów, reprezentujących 16 gatunków. Następnie przeprowadzili mikroskopowe skany tomografii komputerowej (CT) 5 segmentów ogona wyhodowanej w laboratorium dorosłej samicy z gatunku Mesobuthus gibbosus, którego ogon ma budowę typową dla przeważającej większości skorpionów. Uzyskane obrazy zostały wykorzystane do stworzenia cyfrowych modeli 3D, a następnie wydrukowania 3D modeli stawów pomiędzy segmentami.

Jak się okazało, pierwsze 4 segmenty mają nietypową budowę. Jeden koniec każdego segmentu ma dwie małe wypustki przypominające gałkę, które mogłyby być dopasowane do odpowiedniego zagłębienia, aby zapewnić bezpieczne połączenie zawiasowe. Zamiast tego jednak “gałki” są wpasowane w okrągłą obręcz w sąsiednim segmencie. Dlatego segmenty mogą ślizgać się i skręcać wzdłuż tej obręczy, jak gdyby znajdowały się na szynie.

Dopiero piąty segment – ten z kolcem jadowym – ma zagłębienia na 2 guzowate stawy, co wyklucza skręcanie względem segmentu czwartego.

Skorpiony mają egzoszkielet – twarda skorupa okrywa miękkie wnętrze. Dlatego ich segmenty ogonowe tworzą szeroką, przegubową rurę, przez którą przebiegają mięśnie, nerwy, a nawet jelita, aż do odbytu w czwartym segmencie. To interesująca konstrukcja z punktu widzenia branż, w których potrzebny jest transport płynów za pomocą przegubowych ramion. Jeszcze bardziej interesująca jest jednak sama mechanika połączeń, umożliwiająca zginanie i skręcanie przy zachowaniu ogólnej sztywności. Tego rodzaju złącza mogłyby znaleźć zastosowanie przy konstruowaniu robotów oraz na przykład w skrzydłach samolotów, których kształt zmieniałby się w zależności od warunków lotu. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ zan/