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ハンサムなトッケイヤモリ。 写真：イーサン・ナップとアリッサ・スターク
熱帯の国に住んでいるか、訪れた人は、ヤモリのチッパーの鳴き声をよく知っているでしょう。 これらのフレンドリーな小さなトカゲは、インドネシアからタンザニア、ドミニカ共和国に至る家やジャングルに生息しています。 彼らは日没後に出現し、人間の350倍強力な暗視視力を利用し、蚊や他の害虫を飲み込んでしまうため、家庭やホテルで歓迎されています。
科学者は地元の人々に加えて、これらのカラフルなトカゲも大好きです。 ヤモリは、表面が非常に滑らかであっても、トカゲの間で平らな壁を駆け上がったり、天井を横切ったりするユニークな能力を持っています。 研究者はこの能力について長年にわたって困惑しており、ロボット工学から宇宙技術、医学、「ヤモリテープ」に至るまであらゆる用途にこの超能力を活用することを期待して、数十の研究室がヤモリの接着をテストしてきました。
ヤモリのつま先は、マルチコンタクトインターフェースを形成する髪のような構造を含んでいることが判明しました。これは、単一の均一な足のように見えるものではなく、数千の小さな接着構造を持つヤモリのグリップを意味します。
しかし、ヤモリの足が自然環境で表面とどのように相互作用するのか、特に乾燥状態と湿潤状態での研究者の理解にはギャップが残っています。 科学者は、ヤモリのつま先のパッドが超疎水性または撥水性であることを知っていますが、ヤモリは濡れるとガラスにしがみつく能力を失います。 なぜ彼らは水をはじいて、下のガラス表面にしがみついていませんか？ 同様に、科学者たちは暴風雨の間、ヤモリが森の湿った葉をどのように扱うか疑問に思います。
Proceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された新しい論文は、これらの謎を調査しています。 著者らは、水を引き付けたり、はじいたりするさまざまなウェットおよびドライ素材でヤモリのグリップをテストすることにしました。 実験を行うために、彼らはヤモリサイズのハーネスを備えた6匹のトッケイヤモリを装備しました。 彼らは、ガラス、プラスチック、蝋状の熱帯の葉を模倣するように設計された物質など、4種類の材料にヤモリを置きました。 トカゲに新しい環境に順応する時間を与えた後、研究者はヤモリのハーネスに均一な引っ張り圧力を加え、動物が歩いている場所の反対方向に引っ張ります。 やがてヤモリはもうしがみつくことができなくなり、グリップを失いました。 これにより、チームは動物を移動させるために必要な粘着力を測定できました。 彼らは非常に濡れた条件下でも同じ実験を繰り返しました。
著者は、表面が水分子を引き付ける程度の指標である、より「濡れやすい」材料は、しがみつくヤモリのグリップを乱すのに必要な力が少ないことを発見しました。 研究者がテストした表面の濡れ性はガラスが最も高く、ヤモリは乾いたガラスに比べて濡れたガラスから簡単に滑り落ちました。 その材料が濡れると、水は薄くて魅力的な膜を形成し、ヤモリの小さなつま先の毛が表面に接触するのを防ぎます。
一方、ワックス状の葉は濡れ性が低いため、暴風雨の中でも、葉が水を積極的にはじくため、ヤモリは頑丈なグリップを確立できます。 研究者は、ヤモリは葉を模倣した表面で濡れた状態と乾燥した状態で同等に良好に機能することを発見しました。
ヤモリが表面とどのように相互作用するかは、接着の熱力学的理論に依存している、と著者らは結論付けています。 これらの特徴は、ファンデルワールス力、またはヤモリのつま先とそれらが接触する表面の特性の間の魅力的および反発的な相互作用の合計によって決定されます。 それらの魅力的な力がジャイブである限り、ヤモリは、濡れているか乾いているかに関係なく、彼らが接触するあらゆる表面をつかむことができます。
私たちの動物全体の接着結果を使用して、ヤモリの接着システムが粘着性である可能性が高く、移動しやすいように、濡れた表面でも弱いことがわかりました。
私たちの調査結果は、以前は説明されていなかったヤモリ接着システムの汎用性のレベルを示唆し、興味深い進化的、生態学的、および行動の予測に疑問を投げかけています。
ヤモリが自然環境に対処するのにヤモリの適応がどのように役立つかを明らかにすることに加えて、著者は、彼らの発見が、実際のヤモリの濡れたガラスのアキレスのかかとを克服する可能性のある新しい合成ヤモリロボットの設計に貢献すると考えています窓、疑わしいテロリストのスパイ、または単に届きにくい電球の交換。
