Муха на потолке обучает людей правильно выдёргивать ноги

Немецкие исследователи, изучающие мух, бегающих по потолку, полагают, что время, когда мы сможем выполнить тот же трюк — не за горами. Главное — заранее придумать, зачем нам это может понадобиться. Спасение людей, боевые операции, спорт и развлечение — сразу приходят на ум.

Используя электронный микроскоп и разнообразную видеотехнику, атомный силовой микроскоп и прочие приборы, учёные решили детально разобраться — что происходит, когда лапка мухи надёжно закрепляет её на потолке.

Эту работу ведёт Станислав Горб (Stanislav Gorb) из германского института эволюционной биологии Макса Планка (Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie) в рамках проекта «Биологические устройства прикрепления для биомиметики» (Biological Attachment Devices for Biomimetics).

Горб и его коллеги узнали немало нового. Например, вычислили, что большая сила прилипания обеспечивалась, когда, по крайней мере, одна нога с каждой стороны тела мухи была в контакте с поверхностью.

Станислав Горб экспериментирует с полимерами, чтобы воспроизвести «эффект ноги мухи» (фото с сайта eb.tuebingen.mpg.de).

Также они посмотрели, как муха взаимодействует с поверхностями разного типа, надеясь вывести из этого рецепты для создания миниатюрных ползающих по любым покрытиям роботов, или даже приспособлений для «превращения» в мух людей.

Надо сказать, что это не первая работа такого рода. Так, ещё в 2003-м британцы создали искусственную ленту «по мотивам» лап гекконов и их миллиардов волосков, прилипающих к любым поверхностям за счёт межатомных сил Ван-дер-Ваальса.

И хотя от ленты до устройства, пригодного к ползанию по потолку, дистанция огромная, ясно, что направление инженеры выбрали верное.

Тут весьма любопытной выглядит статья, написанная Адамом Саммерсом (Adam Summers), доцентом университета Калифорнии в Ирвине (University of California, Irvine). В «Обуви мухи» (Shoe fly) он рассказывает о работе учёных из Германии, о вещах давно известных и о вещах новых.

Ползая по потолку, муха полагается на мириады тонких волосков, которые за счёт сил трения и сил притяжения (идентичным «гекконовским» или «паучьим») удерживается среди шероховатостей покрытия. На совершенно гладкой поверхности в ход идёт лишь прилипание.

Все эти волоски растут из тонкой и очень гибкой лопаточки, которая максимизирует область контакта, приспосабливаясь к поверхности.

Одним из важных моментов в гипотетических устройствах такого рода является стратегия отлипания: как поступать, когда нужно не просто висеть вниз головой, но ещё и двигаться дальше?

Хорошо и просто работать с системами на основе вакуумных присосок. Вроде уникального Геккомата, на котором люди без всякой страховки ползают по гладким стенам небоскрёбов. Впустил воздух внутрь присоски — и готово.

Но как быть с «липучками»? Если это лента — можно отцепить её от потолка постепенно, потянув с одного края. Что, заметим, не очень удобно для быстрого лазания. А есть другие варианты?

Ответ на этот важный вопрос нашли Горб сотоварищи. Они отсмотрели сотни моментов взлёта мух на замедленной скорости воспроизведения видео. И оказалось, что у мухи не одна стратегия для этого, но целых четыре.

Отодвигая ноги дальше от тела, муха добивается того, что гибкие лопатки идут волнами, сгибаются, что уменьшает их контакт с поверхностью и приводит к освобождению ног.

Второй вариант действий — вращение ноги вокруг оси, перпендикулярной поверхности, со скручиванием тех же липких «устройств».

Третий — использование для насильственного отрыва лопаточек небольших когтей на конце ног.

Четвёртый — просто грубая сила тяги крыльев, отрывающая насекомое целиком от потолка или стены (на иллюстрации способы идут в том же порядке).

Группа Станислава теперь пробует создавать различные искусственные материалы, чтобы «увеличить» ногу мухи до размера, пригодного для использования человеком. С фотолитографией и лазерным сверлом гравируют формы, куда вливают жидкий полимер, который затем прикрепляется к листу, покрытому сотнями тысяч крошечных колонн.

До воспроизведения эффекта мухи в макромасштабе ещё далеко. С другой стороны, когда появятся «перчатки-мухи» и «ботинки-мухи», мы должны быть готовы.

Готовы выворачивать кисти характерным круговым движением, использовать для управления прилипанием длинные, наращённые ногти (хорошо дамам, они давно научились управляться с таким оружием), в общем — делать то, что делает муха, когда намерена покинуть насиженное место.

Тренируйтесь.