הפרשת נוזל לשיפור הדבקה? זה עובד אצל חרקים!

מאת: מאיה גבעון

דבקים ומנגנוני הצמדה רגישים ללחץ ממלאים מגוון תפקידים חיוניים בחיינו: חבישה וטיפול בפצעים, אטימת חבילות, תליית תמונות ועוד. בכל השימושים האלה השימוש בדבק הוא חד פעמי, או לכל היותר משמש פעמים בודדות, שכן המשטח הדביק מתכסה אבק ולכלוך המשבשים את יכולת ההדבקה שלו.

כפי שכבר נוכחנו באתגרים אחרים, הדרך האנושית לפתרון היא ליצור תרכובות שונות ומשונות להשגת פתרון חד פעמי, תוך שימוש באנרגיה רבה. חלק מהתרכובות רעילות ורובן אינן מתפרקות בטבע. לא כך הוא המצב בטבע. חוקרים חדי אבחנה שמו לב שלבעלי חיים שונים, ביניהם חרקים, עכבישים ולטאות, מנגנוני הדבקה על רגליהם, המשמשים לטיפוס וליציבה איתנה גם כשהם תלויים במהופך ממשטחים חלקים. יכולת ההדבקה נשמרת גם לאחר הצמדה וניתוק הרגל מהמשטח פעמים רבות, בלי קשר לסוג המשטח ולאופיו.

ידוע כי חרקים שונים מנקים באופן פעיל ותכוף את רגליהם, ויתכן שכך הם נפטרים מחלקיקי אבק ושומרים על יכולת ההדבקה. יצורים רבים אחרים אינם עושים זאת, ולכן נראה שאצלם נשמרת יכולת ההצמדה הודות למנגנון ניקוי עצמי. מנגנון זה קיים במינים רבים שונים, לחלקם מבני הצמדה המורכבים מזיפים או משערות מיקרוסקופיות יבשות (כמו בלטאות), ולאחרים מבנים שכוללים מרפדים (pads) מלאי נוזל, אך החוקרים טרם הצליחו להבינו.

פיצוח הסוד, המאפשר לבעלי חיים אלה לשמור על כושר ההצמדה לאורך חייהם גם בתנאים של לכלוך, יכול להוות בסיס לפיתוחים רבים ושונים. מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Bioinspiration & Biomimetics חושף צעד נוסף בדרך להבנת המנגנון. המאמר מזכיר מספר הסברים להבנת המנגנון, ביניהם ניקוי כתוצאה מתנועה עצמית של הזיפים וניקוי כתוצאה מכך שכוח המשיכה של המשטח לחלקיקי האבק גבוה מהמשיכה ממבני ההצמדה של בעל החיים. המחקר עצמו בדק מנגנוני הדבקה ברגלי מקלונים (morosus Carausius) , המשתמשים בהפרשת נוזל הן לשטיפת רגליהם והן להגברת יכולת ההצמדה.

החוקרים ביקשו לבדוק אם כמות הנוזל המופרש משפיעה על מידת משיכת חלקיקי אבק למבני ההצמדה; אם הפרשת הנוזל מסייעת בניקוי עצמי של מבני ההצמדה, ואם ניקוי החלקיקים מוגבר כתוצאה מתנועות המשיכה והדחיפה של הרגליים על המשטח. לשם כך עקבו החוקרים אחר עקבות החרקים לאחר שאלה באו במגע עם משטחים מזוהמים בריכוזים שונים של תמיסות, ומדדו את השינוי שחל בכושר ההצמדה שלהם.

התוצאות הראו כי להפרשת הנוזל יש קשר ליכולת הניקוי העצמית של מבני ההצמדה אך הוא אינו חיוני. המחקר לא מצא קשר בין תנועות המשיכה והדחיפה של רגלי החרק והמשטח לבין ניקוי מבני ההצמדה שעליהן. בנוסף, לא נמצא קשר ברור בין כמות הנוזל שעל רגלי החרק, לבין מידת משיכה של חלקיקים מזהמים למבני ההצמדה. עם זאת, נמצא קשר ברור בין כמות הנוזל ויכולת חידוש כוח ההצמדה: כשכמות הנוזל על רגלי החרק הייתה גדולה יותר, יכולת ההצמדה חזרה לרמתה המקורית (לפני זיהומה בחלקיקים) אחרי מספר צעדים מועט יותר. 
החוקרים סבורים כי הנוזל מסייע בחידוש כושר ההצמדה על ידי מילוי החללים שבין החלקיקים, ולא על ידי הסרתם. הפרשת הנוזל מסייעת להגדיל את שטח הפנים של מבנה ההצמדה שבא במגע עם המשטח, וכוחות ההצמדה והחיכוך עולים, על אף הימצאותם של חלקיקים מזהמים. 

למאמר שהתפרסם ב Journal of Bioinspiration and Biomimetics