Почему ящерицы не теряют хвосты

Особое штепсельное соединение с микрополостями позволяет ящерицам избавляться от хвоста только тогда, когда это действительно нужно.

Ящерицы отбрасывают хвост в случае опасности, но раз они его так легко отбрасывают, значит, он крепится не очень прочно. А если он крепится не очень прочно, возникает вопрос, почему он не отваливается просто случайно, от ударов о камни, от прыжков и т. д. Очевидно, что в конструкции хвоста есть золотая середина: избавиться от него не слишком сложно, но и не слишком легко.

Как это у ящериц получается, описывают в Science сотрудники Нью-Йоркского университета в Абу-Даби. Ящеричный хвост представляет собой несколько сегментов, которые соединены друг с другом штепсельными соединением: в месте соединения из заднего сегмента по кругу идут восемь конических мышечных пучков, которые соответствуют впадинам в переднем сегменте. Поверхность каждого пучка не гладкая, а покрыта множеством микровыступов, причём микровыступы испещрены крохотными порами.

Поверхность же гнезда, куда входит большой выступ-«штепсель», с одной стороны тоже не гладкая — на ней есть микровпадины, которые соответствуют микровыступам на большом выступе. С другой стороны эти микровпадины не так уж глубоки, они выглядят, скорее, как отпечатки, а не впадины, и дополнительной прочности всему соединению контакт между микровпадинами и микровыступами не добавляет.

Сегмент хвоста ящерицы под микроскопом: слева видны идущие по кругу мышечные конические «штепсели», справа – микровыступы, которые покрывают каждый «штепсель». Фото: N.S. Baban / New York University Abu Dhabi.

Исследователи сделали модель межсегментного соединения из мягкого резинообразного полимера полидиметилсилоксана, чтобы точно измерить все силы, которые действуют на «штепсели» в хвосте ящерицы. Оказалось, что микровыступы нужны не сами по себе, а ради нанопор в них самих и впадин-промежутков между ними. Нанопоры и впадины — это пустоты, которые добавляют хвосту прочности: когда по соединению между сегментами начинает бежать разлом, он наталкивается на пустое место и теряет энергию. Без микровыступов с микрополостями сегменты держались бы друг за друга в 15 раз слабее. Только если на хвост подействует достаточно большая сила, он отвалится; если же это будет просто случайный удар, хвост останется на месте. Так и получается, что ящерицы отбрасывают хвосты, но никогда их не теряют.