Sidewinder-käärmeiden iho-syvä fysiikka

Slitheringin suhteen useimmat käärmeet tekevät sen samalla tavalla: suoraan eteenpäin. Mutta aavikoissa eläville käärmeille liikkuminen voi olla haaste.

“Kuten tiedämme yrittämästä liikkua hiekalla rannalla tai muissa paikoissa, voi olla vaikeaa siirtyä näillä materiaaleilla, jotka tuottavat allasi edetessäsi”, kertoi fysiikan professori Jennifer Rieser Atlantan Emory-yliopistosta.

Siksi sivutuulet liukuvat sivusuunnassa. Vaikka jotkut käärmeet voivat liikkua sivusuunnassa tietyissä olosuhteissa, tohtori Rieser sanoi, sivutuulut – Afrikan, Lähi-idän ja Pohjois-Amerikan aavikoista löydetyn kolmen etäisesti liittyvän viperien ryhmän yleisnimi – ovat nostaneet tämän ainutlaatuisen liikkumismuodon taiteelle. Esimerkiksi sivutuulen kalkkarokäärme voi liikkua nopeudella 18 mailia tunnissa, joten se on maailman nopein käärme.

Nyt tohtori Rieserin ja hänen kollegoidensa uusi tutkimus on löytänyt salaisuutensa: pikkulasten täynnä olevat vaa’at muiden käärmeiden pohjassa olevien pienten piikkien sijaan. Heidän tutkimuksensa julkaistiin maanantaina Proceedings of the Nationwide Academy of Sciences -lehdessä.

Käärmeen vatsan mikrorakenne on tärkeä heidän liikkuessaan, tohtori Rieser sanoi, koska näin raajat eläimet ovat vuorovaikutuksessa maan kanssa. Tutkiakseen sivutuulen asteikkojen mikrorakennetta hänen tiiminsä käytti atomivoimamikroskooppia skannaamaan luonnollisesti irtoavat käärmeen nahat, joita tarjoavat laitokset, kuten Atlantan eläintarha. Sitten he rakensivat matemaattisia malleja testatakseen kuinka näkemänsä rakenteet toimisivat erilaisissa kitkoissa.

Vaikka ne näyttävät sileiltä paljaalla silmällä, useimpien käärmeiden vatsa-asteikoissa on mikroskooppisia piikkejä, jotka on suunnattu päästä hännään. Nämä aiheuttavat kitkan käärmeen ruumiin ja maan välillä, tohtori Rieser sanoi, mikä auttaa heitä siirtymään eteenpäin tuttuun päähän.

Käärmeillä, jotka ovat monenlaisista elinympäristöistä ja ekologisista rooleista – mukaan lukien sivutuulen kalkkarokäärmeen lähisukulaiset, kuten puuvillasuuttimet tai timanttiräkkikäärmeet -, on nämä näkyvät piikit vatsassa.

Mutta sivutuulilajit ovat joko vähentäneet tai lopettaneet nämä piikit, vaihtamalla ne vatsa-asteikkoihin, jotka on tasattu mikroskooppisilla kuoppilla, jotka voivat liikkua mihin tahansa tiettyyn suuntaan. Tohtori Rieser ehdottaa, että tämä johtuu siitä, että suuntakitka vaikeuttaa liikkumista kitkattomassa ympäristössä: “Kuvaa käärme, joka yrittää liikkua linoleumin tai silkin päällä.”

Sivutuuli riippuu sen sijaan suurten ruumiinpalojen nostamisesta ilmaan eläimen liikkuessa. Vaa’at, jotka luovat voimakkaan suuntakitkan, tohtori Rieser sanoi, pärjäävät huonosti tällaisella liikkeellä. Mutta jos asteikkokitka on tasainen kaikkiin suuntiin, se helpottaa sivutuulta.

Saharan sarvimaisella viperällä ja Namibin aavikon sivutuulella varustetulla summaimella, jotka ovat läheisesti yhteydessä toisiinsa, on vatsa-asteikot, joissa on yhtenäiset kuopat ja joissa ei ole piikkejä. Mutta viherperheen toisesta oksasta peräisin olevassa sivutuulessa olevassa kalkkarokäärmeessä on silti muutama jäljellä oleva vatsan piikki sekä kuoppia.

Yksi mahdollinen selitys erolle on, että Pohjois-Amerikan lounaaseen aavikot ovat useless 15 000 – 20 000 vuotta vanhoja verrattuna Pohjois-Afrikan aavikoihin, jotka ovat seitsemän – 10 miljoonaa vuotta vanhoja.

“Joten ehkä amerikkalaisten sivutuulien on ollut vähemmän aikaa kehittää rakenteita, jotka voivat auttaa tämäntyyppistä liikettä”, tohtori Rieser sanoi.

Vaikka joukkueen hypoteesi mikroskooppisten kuoppien tarkasta toiminnasta vaatii lisätutkimuksia, näiden vatsan piikkien häviäminen tai väheneminen etäisesti liittyvissä sivutuulissa viittaa siihen, että nämä muutokset ovat suora sopeutuminen sivuttaisliikkeeseen, he ehdottavat.

“Kun otetaan huomioon, että liike on niin ratkaisevan tärkeää selviytymisen kannalta, on järkevää ajatella, että se on osa syytä muutokseen”, tohtori Rieser sanoi.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *