Как липкие выделения лягушек защищают их от хищников, но не отравляют тех

В сказке о Царевне-лягушке Иван-царевич влюбляется в лягушку, узнав, что на самом деле это заколдованная красавица. Заканчивается все хэппи-эндом, но о поцелуях ничего не говорится. Оставив за скобками странную привязанность к земноводному, отметим, что целовать лягушек никак нельзя. По крайней мере, точно не всех.

Многие виды лягушек вырабатывают яд в своей коже, последствия которого могут варьироваться от легкой тошноты до смерти. Некоторые нашли более необычный способ защищаться, который вместо отравления Ивана-царевича оставил бы его губы запечатанными поцелуем.

В то время как люди в основном используют синтетические материалы, чтобы сделать вещи липкими, некоторые организмы, производят то, что известно как биологический клей. Эти естественно выделяемые вещества широко распространены среди животных и часто необходимы для их выживания. Например, мидии и морские желуди вырабатывают особый вид клея, который навсегда прикрепляет их к подводным поверхностям, которые они считают своим домом. Другие обитающие в океане животные, такие как морские звезды, используют более временный вид клея, который помогает им передвигаться.

Возвращаясь к суше, самым известным примером является паучий клей, который обычно используется при создании шелка для захвата добычи. Однако клей есть и у наземных позвоночных, а самые липкие образцы из них – лапки гекконов и некоторых древесных лягушек. Это примеры сухой и жидкой адгезии: гекконы прилипают к поверхностям, фактически не производя ничего похожего на клей, в то время как подушечки пальцев древесных лягушек покрыты тонким слоем слизи или ила.

Несмотря на их очевидные различия, оба эти типа адгезии описаны как «самоочищающиеся» и могут помочь человеку разработать полезные синтетические материалы. Способы, которыми формулируются и затем секретируются различные биологические клеи, часто представляют собой удивительные подвиги природной инженерии. Однако иногда секреция клея связана с одновременным выбросом большого количества слизи.

От традиционной медицины и шаманских ритуалов до народных сказок и мифов, лягушки и жабы имеют культурное значение во всем мире. Ядовитые железы лягушки особенно примечательны, поскольку их можно использовать для изготовления оружия, лечения или получения галлюциногенов. Сегодня исследования защитных функций кожи амфибий сосредоточены на молекулах, которые действуют как токсины. Однако, помимо того, что они являются поставщиками яда, небольшое количество видов (включая крупнейшее в мире амфибию – китайскую гигантскую саламандру) придумали более неясную и гораздо более липкую стратегию выживания – клей.

Яркий пример – красный узкорот или лягушка-помидор. При стрессе кожа животного выделяет густую жидкость, которая становится чрезвычайно липкой за считанные секунды. С точки зрения лягушки, этот стресс обычно принимает форму нападения хищника или Ивана-царевича. Скорость, с которой вязкая секреция превращается в клей, делает практически невозможным для хищника проглотить лягушку: клей прилипает к языку, пасти и морде и вызывает раздражения. Хотя эта тактика кому-то может показаться грубой и неэлегантной, но она является эффективным защитным механизмом, поскольку дает лягушке время убежать.

Хотя клей – редкая особенность лягушек, в ходе эволюции он появился несколько раз у видов, распространенных на разных континентах. Недавно опубликованные в журнале Nature Communications результаты исследования биологинь Шабнам Заман из Свободного университета Брюсселя, Бельгия, объясняет происхождение этой замечательной стратегии выживания и то, почему она присутствует у некоторых лягушек, но не у других.

Чтобы ответить на эти вопросы, ученым сначала нужно было определить ингредиенты, ответственные за создание липкости лягушачьего клея. Они сделали это, используя технологии, варьирующиеся от низкотехнологичных кубиков Lego до высокотехнологичных микроскопов, которые могут увеличивать в наномасштабе (миллиардная часть метра). В итоге Шабнам обнаружили, что базовые ингредиенты, необходимые для создания клея, существуют почти у всех животных, включая людей, но только амфибии развили необходимый набор инструментов для превращения их в клей. Но даже среди них только несколько избранных видов, живущие далеко друг от друга на Мадагаскаре, в Бразилии и Австралии, развили эту способность.

Фактически Шабнам обнаружили, что восточноафриканский узкорот или мозамбикская дождевая лягушка, которая отделена от лягушки-помидора примерно сотней миллионов лет эволюции, использует те же самые базовые ингредиенты и набор инструментов для создания собственной клейкой секреции. Возможно, самое странное использование этого клея заключается в приклеивании самцов лягушек к самкам.

Лягушачий клей чрезвычайно быстродействующий и гибкий, что означает, что у него огромный потенциал для практического применения. Например, можно работать над медицинскими клеями, которые могут использоваться в качестве хирургических герметиков, ведь лягушачий клей не только прочный и нетоксичный, но и способен адаптироваться и прилипать практически к любой поверхности.

Поддержать развитие блога можно на Boosty по ссылке.