Изучая зубы кальмаров, американские ученые создали самовосстанавливающийся пластик. Новый материал имеет высокую пластичность в воде, а при высыхании приобретает большую прочность. Началось с того, что исследователи заметили меняющиеся свойства зубов различных видов кальмара: в воде они близки к гелю, а без воды становятся очень твердыми.
Из собранных образцов удалось выделить белки, которые обеспечивают регенерацию зубов кальмаров после повреждений, и выяснить их химическую формулу. Полученное искусственно вещество смешали с растворителем, после испарения которого получился пластик, близкий по свойствам к природному.
Есть информация, что в Англии уже разработано самовосстанавливающееся покрытие для крыльев самолетов. Так называемые бифокальные очки, которыми можно пользоваться для разглядывания и далеких, и близких предметов, копируют принцип действия глаз четырехглазой рыбы: дальнозоркой верхней частью глаз рыба пользуется для наблюдения в воздухе, а нижней, близорукой – в воде.
Устройство уха тюленя использовалось при изобретении гидрофона. Изучение того, каким образом сточки зрения физики, достигают больших скоростей некоторые рыбы, помогло справиться с турбулентностью воды при движении судов и сделать их быстроходнее. Взяв за основу способ реактивного движения кальмаров, сконструировали механические водометы.
Природа учит
Уникальные «достижения» морских жителей по скорости и дальности плавания, остроте слуха, зрения, обоняния давно интересовали людей. Человек почерпнул у природы множество оригинальных идей. Например, рыба-прилипала дала идею изобретения клея. Паук-серебрянка умеет строить водолазный колокол. Захватывая пузырёк воздуха с поверхности воды, пользуясь щетинками на брюшке, он ныряет в сплетённый из паутины подводный колокол и стряхивает задними лапками воздух в своё жилище. Первый аппарат для спуска человека под воду был создан по образцу этого природного «водолаза». Этот же процесс впоследствии подтолкнул выдающегося французского исследователя Жак-Ива Кусто к созданию акваланга.
В середине ХХ века наука достигла такого уровня, что ученые смогли начать изучение природных феноменов и создавать высокоточные приборы, аппаратов и технологии на базе изучения живых существ. В 1960 году в США прошел первый симпозиум по биомиметике, который официально подтвердил рождение новой науки. В России эта наука получила название бионика.
Бионика разрабатывает технические системы, параметры которых приближаются к характеристикам живых организмов. Прародителем бионики можно считать Леонардо да Винчи, например, разработанные им конструкции летательных аппаратов были основаны на строении крыла птицы.
Раздел бионики, изучающий уникальные свойства водных животных и растений, назвали гидробионика.
Эта молодая наука развивается по нескольким направлениям:
- гидродинамика морских животных – экспериментальное изучение особенностей их движения для обоснования и разработки соответствующих технических моделей;
- биоэнергетика морских организмов, в том числе, живое электричество и биолюминесценция;
- биогидроакустика: коммуникация животных под водой и применение ими гидролокации;
- навигационные способности морских гидробионтов при миграциях на большие расстояния;
- физиологические механизмы морских млекопитающих, обеспечивающие выживание при глубоководных погружениях;
- изучение возможностей морских гидробионтов: дельфины, тюлени, морские львы, для подводной транспортировки легких грузов, поиска, охраны объектов.
Квадратный хвост морского конька.
Американские ученые выяснили, что у небольшой рыбки, морского конька, хвост не круглый или овальный в сечении, как у большинства животных, а квадратный. Чтобы понять причину такого феномена, на 3D-принтере напечатали из пластика действующую модель хвоста морского конька из 36 сегментов. Эксперименты показали, что этот пластиковый хвост намного лучше цепляется за длинные и узкие предметы, чем «стандартный» округлый. Это очень важно для конька, который часто цепляется хвостом за водоросли и ветки кораллов. К тому же, квадратный хвост оказался более прочным. Результаты этого исследования смогут пригодиться при конструировании роботов и медицинских аппаратов будущего, которые могли бы при необходимости прочно прикрепляться к костям или органам во время хирургической операции.
Бессмертие мозга
Это не вымысел фантастов: необычное существо, умеющее восстанавливать свой мозг, обнаружили в глубинах моря. Это морской гребневик (Ctenophora), морской хищник, внешне похожий на медузу, но более сложно организованный, имеющий развитую нервную систему для хорошей ориентации и координации движений.
Гребневиков изучала международная группа ученых из США, России, Голландии и Великобритании. Исследователей ожидало много открытий, гребневики обладают уникальным, «инопланетным», типом нервной системы. Ученые расшифровали геном 10 видов гребневиков и обнаружили у них уникальные гены, которых нет ни у каких других животных, у них абсолютно по-другому передаются нервные импульсы между нейронами. Биологи пришли к выводу, что около 600 миллионов лет назад эти существа пошли по другому пути развития, чем остальные многоклеточные, этим и объясняется уникальный тип нервной системы и мышц.
Гребневики могут за несколько суток регенерировать свой мозг, причем не один раз! Если в будущем удастся повторить этот процесс, то откроются уникальные перспективы в медицине для лечения больных с различными поражениями мозга, в том числе, после серьезных травм.
О других достижениях гидробионики читайте в следующей статье.
