Адгезивные подушечки кускуса

На фото — карликовый летучий кускус (Acrobates pygmaeus), сумчатое млекопитающее, обитающее в лесах восточной Австралии. Обратите внимание на расширенные подушечки пальцев. Благодаря их уникальному строению зверьки могут бегать по стеклу. Я наблюдала эту суперспособность в Будапештском зоопарке: зверьки очень быстро скакали по вольеру, периодически запрыгивая на стекло и бегая по нему без особого труда. Мне стало интересно, как им это удается, не гекконы же. Сфотографировать зверьков на стекле не удалось: это ночные животные, и вольеры слабо освещаются неяркими лампами.

По-английски зверек называется feathertail glider: свой хвост, похожий на перо, он использует как балансир и руль во время планирования. Зверек сидит на цветущей банксии вересколистной (Banksia ericifolia) в Сиднее, Австралия. Питается он пыльцой, нектаром, семенами растений и мелкими насекомыми. Размер его невелик — меньше 15 см в длину при весе 15 г. Фото © S. Mahony из статьи J. M. Harris, 2015. Acrobates pygmaeus (Diprotodontia: Acrobatidae)

Многие животные способны лазать по гладким поверхностям, для этого у них на кончиках лапок есть специальные адгезивные структуры. Они используют механизмы сухой и влажной адгезии. Самый известный пример использования сухой адгезии — гекконы с многочисленными мельчайшими ворсинками на подошвах лапок, которые сцепляются с поверхностью за счет электростатических и ван-дер-Ваальсовых взаимодействий. Влажная адгезия наблюдается у насекомых, на волоски и адгезивные подушечки которых секретируется клейкое вещество (см. картинку дня Лапка мухи); между клетками эпителия древесных лягушек открываются слизистые железы, и слизь заполняет межклеточные пространства. То есть между поверхностью и лапкой животного образуется слой жидкости, и они удерживаются благодаря капиллярности, силе поверхностного натяжения и вязкости жидкости.

Разнообразие морфологии конечностей животных с адгезивными структурами в сканирующем электронном микроскопе. A — геккон, сухая адгезия за счет рядов многочисленных мельчайших ворсинок; B, C — покрытые волосками адгезивные подушечки жука и мухи соответственно, волоски увеличивают поверхность конечности в контакте с поверхностью, кроме этого, подушечки секретируют клейкое вещество, что также помогает закрепляться; D — на конце лапки таракана два типа прикрепительных структур, крючкообразные по бокам и широкий аролиум между ними, все они выделяют клейкий секрет; E — аролиум на конце лапки муравья; F — пучки волосков между коготками лапки паука. Фото из статьи A. M. Peattie, 2008. Functional demands of dynamic biological adhesion: an integrative approach

Карликовый летучий кускус использует влажную адгезию. Но никаких клейких и слизистых веществ он не выделяет. На ладонях, стопах и кончиках пальцев кускуса хорошо развиты подушечки. Эпидермис на них имеет уникальную структуру: он утолщен и состоит из параллельных гребней — рогового слоя из множества горизонтальных рядов остатков клеток. Предполагается, что такой высокий роговой слой эффективнее сопротивляется сдвигу и сжатию при передвижении зверька на гладких поверхностях, чем многослойный плоский эпителий (собственно эпидермис в других частях тела зверька). На поверхности эпидермального гребня открываются каналы потовых желез. Именно пот обеспечивает адгезию.

Слева — карликовый летучий кускус на стекле в зоопарке Таронга, Сидней. Обратите внимание на многочисленные подушечки на пальцах и перепонку между лапами, служащую для планирования. Фото © Rob Dockerill из статьи J. M. Harris, 2015. Volar adhesive pads of the feathertail glider, Acrobates pygmaeus (Marsupialia; Acrobatidae). Справа — ладонь кускуса. Фото с сайта allyouneedisbiology.wordpress.com

В природе адгезия помогает кускусам передвигаться по большим гладким листьям или относительно гладким стволам эвкалиптов.

Слева — фотография части подошвы стопы в сканирующем электронном микроскопе. Подушечки на пальцах покрыты эпидермальными гребнями, параллельными длинной оси пальца, подушечки в нижней части стопы (i) и подушечка на возвышении мизинца покрыты рядом поперечных гребней. Длина масштабного отрезка — 1 мм. Справа — поперечный срез через подушечку на кончике большого пальца стопы карликового летучего кускуса. Видны гребни эпидермиса, состоящие из рядов остатков клеток рогового слоя. Стрелками отмечены протоки потовых желез. Длина масштабного отрезка — 0,05 мм. Фото из статьи J. M. Harris, 2015. Volar adhesive pads of the feathertail glider, Acrobates pygmaeus (Marsupialia; Acrobatidae)

Фото с сайта Колумбийского зоопарка и аквариума в США columbuszoo.org.

Юлия Михневич