Багатьом із нас відома історія «Царів-жаб», де царівна цілує жабу, і, на свій подив, вона перетворюється на людського принца.

Насправді багато видів жаб виробляють у своїй шкірі отруту, наслідки якої можуть варіюватися від легкої нудоти до смерті, тому такий прояв прихильності, як правило, є нерозсудливим. Але що, якби жаба знайшла більш незвичайний спосіб захисту, який залишив губи нашої героїні запечатаними поцілунком?

Біологічні клеї: історія стара, як слиз

У той час як люди в основному використовують синтетичні матеріали, щоб зробити речі липкими, наша царівна жаба, як і інші організми, що виробляють клей, виробляє так званий «біологічний клей». Ці природні речовини широко поширені серед тварин і часто необхідні для їхнього виживання.

Наприклад, мідії та вусоногі раковини виробляють певний тип клею, який назавжди прикріплює їх до підводних поверхонь, які вони називають домом, тоді як інші тварини, що мешкають в океані, такі як морські зірки, використовують інший, набагато більш тимчасовий вид клею, щоб допомогти їм пересуватися.

На суші найвідомішим прикладом є павуковий клей , який зазвичай використовують для створення шовку для захоплення здобичі. Однак ми зосереджуємося тут на наземних хребетних, найбільш липкими зразками є ноги геконів і деяких деревних жаб. Це приклади «сухої» та «мокрої» адгезії, що означає, що гекони прилипають до поверхонь, фактично не виробляючи нічого, що нагадує клей , тоді як подушечки пальців деревних жаб покриті тонким шаром слизу або слизу .

Незважаючи на їх очевидні відмінності, обидва ці типи адгезії були описані як «самоочищувані» і можуть допомогти нам розробити синтетичні матеріали, які мають цю рису. Дійсно, способи створення та виділення різних біологічних клеїв часто пов’язані з дивовижними досягненнями природної інженерії .

Однак в інших випадках виділення клею пов’язане не так зі складними геометричними операціями, а більше з виділенням великої кількості слизу за один раз.

Липкі виділення: малоймовірний захисний механізм

Від традиційної медицини та шаманських ритуалів до народних казок і міфів, жаби та ропухи мають культурне значення в усьому світі. Отруйні залози жаби особливо помітні, оскільки їх можна використовувати для виготовлення зброї , лікування або навіть галюциногенів .

На сьогоднішній день дослідження захисту, що виділяється шкірою земноводних, зосереджені на молекулах, які діють як токсини. Однак, окрім того, що вони є постачальниками отрути, невелика кількість видів ( включно з найбільшою земноводною у світі, китайською гігантською саламандрою ) винайшли більш незрозумілу (і набагато чіпкішу) стратегію виживання: клей.

Під час стресу шкіра тварини виділяє густу рідину, яка за лічені секунди стає надзвичайно липкою. З точки зору жаби, цей стрес зазвичай приймає форму нападу хижака (або принцеси). Швидкість, з якою в’язкий секрет – по суті, липкий слиз – перетворюється на клей, робить майже неможливим для хижака проковтнути жабу, ймовірно, через роздратування, спричинене тим, що її рот і обличчя покриті клеєм.

Хоча ця тактика може здатися грубою та неелегантною, вона є ефективним механізмом захисту, оскільки дає жабі час втекти.

Відновлення еволюційного сліду слизу

Хоча клей є рідкісною особливістю жаб, він кілька разів еволюціонував у видів, які поширені на різних континентах. Моє нещодавно опубліковане дослідження досліджує походження цієї чудової стратегії виживання та чому вона присутня в одних жаб, а не в інших.

Щоб відповісти на ці запитання, нам спочатку потрібно було визначити інгредієнти, відповідальні за створення клейкості жаб’ячого клею. Ми зробили це, використовуючи технології, починаючи від низькотехнологічних кубиків Lego до високотехнологічних мікроскопів, які можуть збільшувати на нанорозмірі (мільярдна частка метра).

Дивно, але ми виявили, що основні інгредієнти, необхідні для виготовлення цього клею, існують майже у всіх тварин, включаючи людей, але лише амфібії розробили необхідний набір інструментів для перетворення їх у клей. І навіть серед амфібій лише деякі вибрані види – ті, що живуть так далеко один від одного, як Мадагаскар, Бразилія та Австралія – розвинули цю здатність.

Насправді ми виявили, що мозамбікська дощова жаба, яку відокремлює від томатної жаби приблизно 100 мільйонів років еволюції, використовує ті самі базові інгредієнти та набір інструментів для створення власного клейкого секрету. Можливо, найганебніше використання цього клею полягає в тому, щоб приклеїти самців жаб до самок, як засвідчив сам сер Девід Аттенборо .

Від біології до біомімікрії: серйозне хірургічне рішення

Хоча клей-жаба захоплює, він також надзвичайно швидкодіючий і гнучкий, що означає, що він має величезний потенціал для практичного застосування. Тут на допомогу приходить біоміметика : галузь, яка прагне імітувати біологічні процеси, які природа розвивала мільйони років.

Завдяки нашому дослідженню ми тепер вперше знаємо, як саме чотириногі виробляють клей. Уявіть собі, як медичні клеї, створені на основі жаб’ячого клею, можна використовувати як хірургічні герметики: вони не тільки міцні та нетоксичні, але й здатні адаптуватися та приклеюватися практично до будь-якої поверхні.

Тож наступного разу, коли ви натрапите на жабу, яка нічого не підозрює, будьте обережні – пам’ятайте, що в ній може бути ключ до зцілення вашого серця.