Ботинки для человека-паука

Группа зоологов из Кембриджского университета подсчитала: для того чтобы человек мог карабкаться по вертикальным стенам, как муха или геккон, общая площадь поверхности его пяток и ладоней должна составлять не менее 40% от всей площади его тела.

Иначе говоря, он должен либо прижиматься к стене как минимум 80% передней поверхности своего тела, либо иметь несоразмерно огромные пятки и ладони. Результаты своего исследования на тему стенолазанья ученые опубликовали в последнем номере журнала PNAS.

Как известно, наука умеет многое, а природа умеет еще больше.

Но даже у природы есть свои ограничения, сформировавшиеся в ходе эволюции: так, она не в состоянии дать крупным животным возможность передвигаться по вертикали с помощью липких пяток.

Чтобы прийти к этому выводу, ученые исследовали анатомию у 225 видов насекомых и животных, способных на хождение по вертикальным поверхностям за счет клейкости своих конечностей. Исследовав соотношение площади клейкой поверхности этих животных к их массе, биологи выяснили, что по мере увеличения массы тела это соотношение возрастает. Причем

если рост площади клейкой поверхности на лапках поначалу почти незаметен — так, в диапазоне от миниатюрных паучков до древесных лягушек и гекконов размер этой площади вырос в 200 раз, — то разница между минимальным и максимальным весом составила семь порядков, фактически это разница между тараканом и Спасской башней.

Однако на большее эволюция клейких лап оказалась неспособной — ученые подсчитали, что любое животное с весом больше, чем у геккона, не сможет удержаться на стене подобным образом, поскольку эволюция не в состоянии обеспечить животному соответствующие размеры пяток.

«Если бы человек захотел ходить по стенам наподобие геккона, — говорит профессор Уолтер Федерле из отделения зоологии Кембриджского университета,

— то ему пришлось бы иметь ноги, на которые налезли ботинки не меньше 145-го размера по европейскому стандарту или 114-го размера для стандарта США».

Впрочем, для животных более крупных, чем геккон, это не ставит крест на передвижении по вертикальным поверхностям — в этом случае «клейкие подушечки» эволюция отбрасывает за ненадобностью и прибегает к альтернативным решениям, например снабжая их изогнутыми когтями, а то еще и клювом в придачу.

Сравнив между собой более двух сотен видов живых организмов, ученые обнаружили еще одну примечательную особенность: имея не только разные размеры, но и совершенно разные анатомии, разные эволюционные истории, все эти организмы, будь то насекомое или холоднокровное животное, имеют очень схожее строение «клейких подушечек». Иными словами, эволюция привела в конце концов самые разные организмы к одному и тому же способу передвижения, если только этот организм укладывался в дозволенные размеры. Это означает, утверждают исследователи, что именно такой способ передвижения является лучшим.

Но и здесь тоже эволюция идет на уловки. Ученые заметили: для организмов, близких по виду, но сильно отличающихся по размеру, эволюция, не меняя самого качества, меняет силу его проявления.

Так, если лягушка начинает увеличивать свою массу, причем так, что ее морфологические особенности не позволяют «клейким подушечкам» набрать необходимый размер, эти подушечки просто-напросто становятся более клейкими.

Правда, эта уловка все равно не позволяет превысить наложенный природой «гекконовый предел».

Закономерности, выведенные кембриджской командой, позволяют, по мнению исследователей, не только глубже понять особенности эволюционного приспособления различных видов к возможности передвижения по отвесным поверхностям, но и сулят новые перспективы для использования этих закономерностей при создании соответствующих механизмов, например роботов.