nlc.hu
Szabadidő

Az állatvilág különleges technológiai megoldásaival sokkal előrébb juthat az emberiség

Mi köze a bálnáknak a szélturbinákhoz és a harkályoknak a fekete dobozokhoz?

Az állatvilág különféle képviselőitől sokat tanulhatunk, a modern technológiák egész sora épül a természettől ellesett ügyes megoldásokra.

Sokszor a körülöttünk lévő világ ihleti meg a mérnököket, kutatókat, akik a geológiai, időjárási jelenségek, vagy épp a növények, illetve az állatok világában találják meg a megoldást különféle problémákra. Ezek a felfedezések néha a véletlennek köszönhetőek, mint például a svájci George de Mestral esetében, akit a kutyája szőrébe tapadt bogáncsok inspiráltak a tépőzár kifejlesztésére.
A technológia fejlődésével azonban egyre több mindent lesünk el a természettől, néha pedig egészen meglepő dolgokra derül fény, elég csak a címben megfogalmazott kérdésre gondolni. Lássuk, milyen találmányokat, izgalmas új felfedezéseket tartogat még számunkra a bolygó állatvilága!

Kevésbé fog fájni az oltás, a szúnyogoknak köszönhetően

A szúnyogcsípés kellemetlen dolog, igaz, ez leginkább a szúrást követő viszketés miatt van így, nem pedig azért, mert a parányi rovarok fullánkjukkal átdöfik a bőrünket. A japán Kansai Egyetem kutatói éppen ezért kezdték el vizsgálni a szúnyogokat, hogy hatékonyabban használható és kevésbé fájdalmas injekciós tűket fejlessszenek ki.

A szúnyogok fullánkja egyébként nem is egyetlen, tűszerű képződmény, hanem egy összetett testrész, amelyben legalább kettő, de egyes kutatók szerint akár hat kisebb szúróeszköz is található. Amikor a rovar leszáll a bőrünkre, a szájszervét nem is döfi át teljesen a bőrünkön. A fullánk ugyanis csak hozzáér a bőr felületéhez, abból csusszan ki egy úgynevezett mikrotű, amely kis mennyiségű, zsibbasztó anyagot fecskendez a bőrünk alá, ezért nem érezzük a valódi szúrást, amellyel az a csőszerű képződmény hatol be a bőr alá, amelyen át a szúnyog kiszívja a vérünket.

Az állatvilág különleges technológiai megoldásaival sokkal előrébb juthat az emberiség

Fotó: Roger Eritja/Biosphoto/AFP

A japán kutatók ebből kiindulva egy speciális, háromhegyű injekciós tűt fejlesztettek ki, amely ráadásul enyhe – körülbelül 15 Hz-es – vibrációval segíti az eszköz bejuttatását a bőrsejtek közé. Ezzel enyhíthető az injekciós tű beszúrásának fájdalma és hatékonyabbá válhat a különféle védőoltások bejuttatása. Az eddigi tesztek ígéretesek: a szúnyogok fullánkjáról mintázott tű tökéletesen működik.

Hatékonyabb LED-izzókat ígér a szentjánosbogár

A szentjánosbogarak a nyári hónapokban nyújtanak varázslatos látványt, egy különleges pigmentanyag, a luciferin oxidációjának köszönhetően, amelyet a párkeresés során alkalmaznak. A Penn State egyetem kutatói közelebbről is megvizsgálták ezeket a kis rovarokat, és azt találták, hogy a potrohukon apró, nanoméretű struktúrák találhatóak, amelyek nagyon hatékonyan szórják szét a fénysugarakat a külvilágba. Ezután hasonló nanostruktúrákat alakítottak ki a fénykibocsátó LED-ek felületén, ami lehetővé tette, hogy ugyannyi energiával jelentősen, körülbelül 90 százalékkal meg tudták növelni a LED fényerejét.

Ragaszkodó kagylók

Egyes kagylófajok esetében megfigyelték, hogy elképesztő hatékonysággal képesek megtapadni a víz alatti kövek síkos felületén is. Az Amerikai Vegyészeti Társaság (American Chemical Society – ACS) tudósai pedig már 2003-ban szabadalmaztatták is azt az eljárást, amely a kagylók által alkalmazott módszert ülteti át a mi világunkba.

A tudományos kifejezések iránt rajongók számára ezen a ponton kell megemlíteni, hogy ehhez egy úgynevezett biomimetikus – azaz, a természetben látható megoldást utánzó – polimer modellt hoztak létre, amelyben az úgynevezett l-DOPA, teljes nevén l-3,4-dihidroxifenilalanin nevű aminosavat tartalmazó fehérjék találhatóak. Érdekesség, hogy az l-DOPA az emberi testben is megtalálható, bizonyos idegi átvivő anyagok, például a dopamine és a norepinefrin előanyagaiként. A kagylók azonban egészen másra használják, ennek az anyagnak a segítségével képesek ugyanis megtapadni a köveken. Ezt a molekulát felhasználva sikerült is olyan ragasztóanyagot előállítani, ami tízszer hatékonyabbnak bizonyult, különösen, amikor két, csiszolt alumíniumlapot ragasztottak vele egymáshoz.

Harkály mutat utat a fekete dobozokhoz

A fakopáncsok egész álló nap csépelik a fatörzseket, hiszen így jutnak hozzá a táplálékukat képező rovarokhoz, kukacokhoz, mégsem fájdul meg a fejük, sőt, agyrázkódást sem szenvednek. Ez azért van, mert a harkályok fejében egészen kifinomult „lökhárító”-rendszer jött létre, ami lehetővé teszi a kimerítő fizikai munkát.

Harkály mutat utat a fekete dobozokhoz

Fotó: Michel Rauch/Biosphoto/AFP

A University of California kutatói videofelvételeken, illetve harkályokról készült CT-felvételeken (kíváncsiak vagyunk ez utóbbi rögzítésére) vizsgálták meg a madarak koponyáját és azt találták, hogy nem is egy, hanem négy különböző struktúra alakult ki bennük, amelyek elnyelik a mechanikai erőhatásokat. Emellett a harkályok csőrét egyfajta szivacsos, gerincvelői folyadékkal átitatott anyag tölti ki, amely szintén kiválóan nyeli el a rezgéseket és a becsapódások erejét. A természet trükkös megoldásai segítettek abban, hogy a repülőgépek adatrögzítői, az úgynevezett fekete dobozok nagyobb biztonsággal megússzanak egy esetleges katasztrófát, amelyből okulva biztonságosabbá tehető a légi közlekedés. Közvetve tehát a harkályoknak köszönhető a biztonságosabb repülőgépek létrejötte.

Sós vízből édeset, a tevéknek hála

A tevékről régóta tudjuk, hogy rengeteg vizet képesek elraktározni a púpjaikban, azonban a kutatók felfigyeltek rá, hogy a sivatag hajói olyan környékeken is képesek életben maradni, ahol gyakorlatilag egy csepp víz sincs. Az állatok orrszerkezetét alaposabban megvizsgálva azt találták, hogy a tevék a hideg sivatagi éjszakák során is nagyon hatékonyan képesek „megkötni” a vízmolekulákat. Egészen pontosan a kilélezgett levegő páratartalmát tudják felfogni különleges orrjárataiknak köszönhetően, de akár a párásabb levegő be-, majd kilégzése után is képesek elraktározni azt a csekély mennyiségű vizet, ami megjárta a tüdejüket.

A tevéknek köszönhetően a Szaharában arra használták fel a módszert, hogy a sós tengervízből növények öntözésére alkalmas édesvizet nyerjenek ki. A meleg tengervizet elpárologtatják, és a tevék orrát utánzó szerkezet segítségével megkötik a sótartamától megszabadított vízmolekulákat.

Kolibriktől leshetjük el a jövő helikopterének technológiáját

A parányi madarak elképesztő sebességgel tudják mozgatni a szárnyaikat, másodpercenként (!) akár 10-15-ször is képesek mozgatni azokat, de megfigyeltek olyan kolibrifajt, amely másodpercenként akár 80 szárnycsapásra is képes.

A Stanford, illetve a wageningeni egyetemek kutatói ezt felismerve 12 különféle kolibrifaj szárnyának nyomatékát kezdték tanulmányozni és azt találták, hogy a madarak testének és szárnyának egymáshoz viszonyított aránya határozza meg, hogy milyen hatékonysággal képesek egy helyben lebegni: minél nagyobb ez az arányszám, a kolibrinek annál kevesebb energiára van szüksége a lebegéshez. Ezt a felismerést próbálják a gyakorlatba is átültetni, amelynek köszönhetően a korábbiaknál energiatakarékosabban üzemeltethető helikoptereket lehet majd fejleszteni.

Zsiráfokkal a jobb vérkeringésért

A világ legmagasabb állatainak különleges testfelépítése komoly megoldandó feladatot jelenthetett a természet számára, mivel a zsiráfok akár 180 centimétert is elérő nyakhosszúsága speciális vérkeringést követel meg. Ennek hiányában a zsiráfok agyába nem jutna elegendő vér, ami jelentősen megrövidítené várható élettartamukat.

Ráadásul, bár a zsiráfok szíve és lába is kétszer akkora, mint az emberé, ugyanakkor, például lábizmaik kisebbek és egyes ízületeik is jóval kevésbé hajlékonyak, mint a mieink. Cserébe viszont igen vastag és meglepően merev az apró izomszálakkal átszőtt bőrük, amely segíti a vér megfelelő áramlását.

Ezt felismerve az orvoslásban létrejöhettek a különféle lábszárfekélyek és ödémák kezelését lehetővé tévő kompressziós eszközök és terápiák, amelyek a zsiráfok speciális vérkeringésén alapulnak.

Zsiráfokkal a jobb vérkeringésért

Fotó: Rob Engelaar/AFP

A tőkehalaknak köszönhetjük a vérbankokat

A sarki tőkehalak a jéghideg sarkvidéki vizekben élik a világukat, ehhez pedig egy különleges evolúciós mechanizmusra volt szükségük, hogy ne váljon belőlük azonnal mirelit halrudacska. A vérükben egy, a fagyállóhoz hasonló fehérjét (amit konkrétan fagyálló glikoproteinnek hív a tudomány) keringetnek, ami megakadályozza, hogy megfagyjon a vérük.

A Warwick University kutatói ezt megfigyelve tudták kifejleszteni a polivinil-alkohol nevű polimert, amely a véradáskor levett vérhez keverve lehetővé teszi annak hosszú ideig történő tárolását. Erre azért van szükség, mert ha megfagyasztanánk a levett vért, abban elhalnának a különféle sejtek, így pedig a vér használhatatlanná válna.

Cicanyelvvel a macskaallergia ellen

A macskák nyelve meglepően érdes, ezt bárki tudja, aki keveredett már közelebbi barátságba cicákkal. Ennek több oka és funkciója is van: a macskák nyelvén a papilláknak nevezett üreges tüskeszerű nyúlványok sorakoznak, amelyek segítségével a cicák könnyebben tudják leválasztani a húst a csontokról, elvégre mégis csúcsragadozókról van szó, legyenek bármennyire is cukik. Így a zsákmánynak nagyobb részét tudják elfogyasztani, ami a vadonban mindig előnyös.

A parányi tüskék az ivásban is segítenek, a vízcseppek ugyanis szintén jól megragadnak közöttük. A cicamosdáshoz is jól jön, hogy tulajdonképpen beépített fésű van a nyelvükben, amellyel ki tudják bogozni az összecsomósodott szőrszálakat és el tudják távolítani a közéjük ragadt táplálékmaradványokat vagy más jellegű szennyeződéseket is.

Érdekes módon éppen a macskanyelv lehet a megoldása egy sokakat érintő problémának, a macskaszőr-allergiának. Az allergiát ugyanis a szőrben és a cicák bőréről leváló apró bőrdarabokban lévő fehérjetípussal szembeni túlérzékenység okozza, logikusnak tűnik tehát, ha ezeket a részecskéket kivonjuk az egyenletből (azaz alaposan feltakarítjuk a lakást), máris jelentősen csökkenthetjük az allergiás tüneteket. Természetesen ettől még allergiás ismerőseink nem fogják tudni dögönyözni a cicáinkat, de legalább nem kezdenek azonnal tüsszögni, amint belépnek az ajtón.

A macskák nyelvén található kis tüskék ebben is segíthetnek, a Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America tudományos folyóiratban megjelent tanulmány szerint ugyanis egy hasonló, rugalmas, parányi tüskékből álló kefe segítségével könnyedén összegyűjthetjük a bútorokra, ruhákra vagy épp a bőrünkre tapadt, kihullott szőrszálakat és elhalt bőrdarabokat, amivel hatékonyan csökkenthetjük az allergiás tüneteket az arra érzékenyeknél. Sőt, ha egy hasonló kefével megfésüljük a cicákat, akkor talán még egy kis simogatás is beleférhet. Ennél fontosabb tudományos áttörést pedig el sem tudunk képzelni.

A bálnák és szélerőművek közös pontja

Meglepően hangzik, de a Föld legnagyobb állatai segíthetnek a szélenergia hatékonyabb kiaknázásában. Egy kifejlett kék bálna akár 180 tonnát is nyomhat, ennek ellenére meglepő könnyedséggel és sebességgel képes úszni az óceánban. Ez pedig különleges kialakítású uszonyának, pontosabban az azokon látható dudoroknak, szaknyelven gümőknek köszönhető.

Ezeket tanulmányozta a WhalePower nevű cég, amely megállapította, hogy a gümők jelenléte 8 százalékkal növeli a felhajtóerőt és 32 százalékkal csökkenti a súrlódást, ahhoz képest, mintha a bálnáknak teljesen simák lennének az uszonyaik. Ezt felismerve fejlesztenek a mostaninál hatékonyabban működő szélturbinákat, de a jövőben akár gyorsabb és környezetkímélőbb repülőgépek, helikopterek, de akár ventilátorok is létrejöhetnek a természet megoldását koppintva.

Lepkékkel a pénzhamisítás ellen!

A pillangók szárnya hozzájárulhat a pénzhamisítás elleni küzdelemhez. A Simon Fraser University NOtES nevű projektje keretében a Costa Ricában honos, rendkívül látványos azúrlepkék szárnyainak titkát vizsgálva fejlesztett ki egy olyan különleges technológiát, amelynek apró nanostruktúrái különleges módon törik meg a fényt, emellett sokkal nehezebben hamisíthatóak a sok ország papírpénzein használt hologramos megoldások. A fejlesztés további előnye, hogy viszonylag egyszerű a használata, elég egy erre a célra kialakított nyomtató, és a nanostruktúrákat nem csak bankjegyekre, de másféle használati tárgyakra is könnyedén fel lehet vinni.

Az állatvilág különleges technológiai megoldásaival sokkal előrébb juthat az emberiség

Azúrlepke (Fotó: Arne Dedert/dpa)

További csodálatos állatok az nlc-n:

  • Beszélgető madarak, köszönő tigrisek, titokzatos kutyák – hogyan kommunikálnak az állatok egymással, és velünk
  • Fotóznak, védik az életünket és őrzik a házat a dolgozó madarak
  • Ismerd meg a hős medvét, amelynek szobrot állítottak egykori bajtársai

Ha kommentelni, beszélgetni, vitatkozni szeretnél, vagy csak megosztanád a véleményedet másokkal, az nlc Facebook-oldalán teheted meg.

Címlap

top

Szeretnél értesítést kapni?

Az értesítések bármikor kikapcsolhatók a böngésző beállításaiban.

A hét legizgalmasabb cikkei!
Friss sztárhírek itthonról és külföldről
Tudd meg, mit mond a horoszkópod!
Regisztráció

Elfelejtett jelszavad helyett könnyen tudsz új jelszót megadni, ehhez az alábbi lépéseket kell csak követned:

  1. Add meg az alábbi beviteli mezőben az e-mail címed vagy felhasználóneved
  2. A hozzád tartozó címre kiküldünk egy levelet a jelszócseréhez. Ellenőrizd a SPAM mappádat is, ha nem látod pár percen belül a levelet a beérkezettek között.
  3. A levélben kapott linket 24 órán belül lekattintva eljutsz egy felületre, ahol megadhatod az új jelszavad
  4. Jelentkezz be a friss jelszóval

Fiókod törléséhez add meg a jelszavadat:

Itt tudod a jelszavadat megváltoztatni:

Új jelszó mentése