Кутикула насекомых прочнее костей позвоночных
Экзоскелет насекомых образован кутикулой, которая может быть мягкой и тонкой, а может - чрезвычайно прочной и плотной. Считается, что кутикула насекомых - второй по распространённости биоматериал после древесины; это неудивительно, учитывая многочисленность самих насекомых. Вместе с тем далеко не все свойства кутикулы изучены достаточно хорошо, что и следует из статьи в Journal of Experimental Biology, опубликованной учёными дублинского (Ирландия) Тринити-колледжа.
Исследователей интересовали биомеханические характеристики задних ног кузнечиков. Прыгучесть этих насекомых хорошо известна: они отталкиваются задними ногами и преодолевают расстояние, во много раз превышающее длину их тела. Очевидно, чтобы выдерживать такие нагрузки, ноги прямокрылых должны отличаться высочайшей жёсткостью, чтобы сила толчка не гасилась гибкостью. То есть при всей жёсткости задние ноги кузнечиков должны быть достаточно хрупки. Выяснилось, что это не так: кутикулярный экзоскелет прыгательных конечностей у кузнечиков не ломается, даже если на ногах специально сделать насечки, которые уменьшили бы прочность.
Иными словами, кутикула обеспечивает конечностям кузнечиков два, казалось бы, несовместимых качества - исключительную жёсткость и удивительную прочность. По словам авторов работы, прочность прыгательных ног кузнечиков вообще едва ли не наивысшая среди всех биоматериалов. Рога оленей или полорогих копытных ещё могут поспорить с кутикулярным экзоскелетом, но, скажем, обычные кости уже ему уступают. Правда, учёные отмечают, что биомеханические характеристики кутикулы сильно зависят от содержания воды: при недостатке влаги жёсткость увеличивается, но возрастает и ломкость.
В связи с этим возникает вопрос: как, например, прочность и жёсткость кутикулы варьируется от вида к виду? Будут ли ноги жуков демонстрировать такую же прочность, как и ноги кузнечиков? И только ли кутикуле конечности насекомых обязаны своей прочностью? Но в любом случае очевидно, что кутикула играет тут не последнюю роль, и, возможно, в будущем биоинженерам удастся создать искусственный материал с такими же механическими характеристиками.