 |
En geckoödla går på andra sidan av fönsterrutan. Geckorna är kända för tårnas fantastiska förmåga att häfta vid underlaget. Courtesy of Yintan from Wikimedia Commons under this CC License. |
|
Alla känner till att flugor kan gå på taket. Mindre känt är att det finns ödlor som kan göra detsamma. Geckoödlornas tår kan fästa i nästan alla underlag, dock ej teflon. Och de fäster genom så kallad torr adhesion utan att vara klibbiga som tejp.
Många av våra tekniska framsteg realiserades genom evolution inom djurvärlden åtskilliga miljoner år innan de "uppfanns" av människan, bland annat hävstänger, brospann och värmeväxlare. Numera letar man efter tekniska lösningar i djurvärlden och försöker imitera dem. Ett exempel på detta är geckoödlornas fantastiska fötter.
Geckoödlor kan gå på lodräta ytor. De kan till och med gå upp och ner, till exempel på ett tak, utan att ramla ner. De kan göra detta på många olika underlag: släta och skrovliga, torra och våta, vattenskyende och fettskyende. Redan den gamle greken Aristoteles funderade på hur de bär sig åt. I vår tid har en rad olika hypoteser framkastats. Fötterna är inte klibbiga och de är helt torra, så geckorna använder inte klister och utnyttjar inte heller vattnets kapillärkraft. Geckornas fötter fungerar inte som sugkoppar och inte som kardborrband. De verkar inte heller med hjälp av elektrostatiska krafter.
Man vet nu att geckorna utnyttjar svaga så kallade van der Waals-krafter för att fästa i underlaget. Dessa krafter orsakas av att elektronmolnen mellan två atomer växelverkar så att de rör sig i takt med varandra. Detta innebär att molekyler på tårnas yta måste nå nästan direkt kontakt med molekyler i underlaget. Avståndet mellan små hudutskott på tårna och underlaget är då i samma storleksordning som mellan molekylerna i en kristall. Hur kan ödlorna åstadkomma detta? Texten fortsätter under bilden.
 |
Undersidan av en geckos tå. Man ser rader av parallella skivor, lameller. Courtesy of Brian Gratwicke from Wikimedia Commons under this CC License. |
|
Geckornas tår är på undersidan försedda med skivor, lameller. Man trodde förr att lamellerna fungerade som sugkoppar. Men de gör de inte. Sugkoppar sitter fast på grund av att lufttrycket är lägre inne i sugkoppen än utanför. Eftersom geckotår fungerar också i vacuum, kan man utesluta sugkoppshypotesen. För att komma ödlornas hemlighet på spåren måste man se på tårnas yta i mycket hög förstoring. Det handlar om strukturer på huden som är mindre än en tusendels millimeter. Texten fortsätter under bilderna.
 |
 |
De svepelektronmikroskopiska bilderna ovan visar mycket små avsnitt av en geckotås undersida i hög förstoring. De är färglagda, i verkligheten har strukturerna ungefär samma färg som lamellerna i förgående bild. Till vänster ses några av de hårliknande utskott, setae (på bilden violetta), som tätt packade täcker lamellerna på tåns undersida. Hos tokajgeckon är ett sådant utskott cirka 110 µm (0,11 mm) långt och cirka 4,2 µm (0,0042 mm) tjockt. Till höger ses de uppsplitsade topparna på några setae i ännu högre förstoring. I grenarnas spetsar ses så kallade spatulae (på bilden gula). Hos tokajgeckon är en spatula är cirka 0,2 µm (0,0002 mm) bred och ungefär lika lång. Courtesy of Dennis Kunkel (Dennis Kunkel Microscopy, Inc.) under this CC Licence. |
|
På undersidan av geckornas tår finns mycket små hårliknande utskott, setae, se bild ovan. På tokajgeckons tår finns det ungefär 14 400 setae per kvadratmillimeter. I de uppsplitsade ändarna på setae finns ett antal otroligt små spatulae, se bild ovan. Det är spatulae som fäster i underlaget. I och med att setae är böjliga, kommer ett enormt stort antal spatulae vidröra underlaget, även om detta är ojämnt.
Spatulae är inte klibbiga och fäster därför inte om de bara lätt vidrör underlaget. Om foten trycks mot underlaget, fäster de däremot med hjälp av de ovan nämnda van de Waals-krafterna, som binder molekyler i spatulae till molekyler i underlaget. En spatula binder med en mycket liten kraft, men eftersom det finns så enormt många bundna spatulae, så blir den totala kraften otroligt stor. Teoretiskt skulle en gecko kunna belastas med en vikt motsvarande två vuxna människor utan att den släpper taget från underlaget.
I praktiken är den totala kraften mindre, bland annat beroende på hur pass jämnt underlaget är. Men kraften är ändå tillräcklig för att en gecko ska kunna gå på taket och motstå en tropisk storm. Kraften är också tillräcklig för att geckon ska kunna få fotfäste i en gren, om den skulle råka falla, trots att den inte har gripförmåga. En fördel med att utnyttja van de Waals-krafter är att fäste kan åstadkommas på alla typer av underlag. Det krävs dock att avståndet mellan spatulae och underlaget blir så litet att van der Waals-krafterna kan verka. Men på grund av tåsulornas konstruktion åstadkommer geckorna tillräckligt nära kontakt på nästan alla underlag. Man har börjat undersöka den kemiska sammansättningen hos setae, men kan ännu inte förklara vad som ger dem så effektiv vidhäftningsförmåga. Texten fortsätter under bilden.
 |
En geckoödla i sin naturliga miljö. Geckorna är också kända som de enda ödlor som avger läten. Courtesy of John Sullivan from Encyclopedia of Life under this CC Licence. |
|
Men hur kan en gecko övervinna tårnas oerhörda fästkraft, när den ska lyfta foten från underlaget? Svaret är att den, när den rör foten, först ändrar vinkeln mellan setae och underlaget utan att lösgöra tårna. Detta leder troligen till att bindningarna mellan spatulae och underlaget försvagas så att foten kan lyftas.
Trots att geckornas tåsulor kan binda tiill underlaget med så stor kraft. är de märkligt nog självrengörande. Tårnas undersidor är i och för sig starkt vattenskyende (hydrofoba) och fettvänliga (lipofila), men ingetting fastnar på dem, varken fettlöslig eller vattenlöslig smuts. Ödlorna behöver således inte rengöra fötterna. De lämnar inte heller någon smuts på underlaget, när de går. Tårnas setae har den egendomliga egenskapen att de bara fäster vid något om de utsätts för mekanisk deformering.
Man har naturligtvis arbetat med att framställa konstgjord tejp med samma egenskaper som geckornas tåsulor. Alla har vi råkat ut för att tejpen vi ska använda klibbar ihop när vi ska applicera den och att det blir märken på underlaget när vi tar bort tejp. Ingetdera av detta skulle hända med geckotejp. Geckotejp skulle dessutom vara så stark att den skulle kunna ersätta skruvar, spik och pluggar. Med geckotejp på handskar skulle fotbollsmålvakter bokstavligen kunna klistra bollar och bergsklättrare klättra på undersidan av bergsformationer. I båda fallen skulle de kunna lösgöra handskarna utan problem. Det har tagit relativt lång tid att utveckla geckoinspirerade material, men ett flertal geckoprodukter finns nu tillgängliga.
Läs om hur flugor går på taket på en annan sida.
Referenser
L. Alibardi: Review. mapping proteins localized in adhesive setae of the tokay gecko and their possible influence on the mechanism of adhesion (Protoplasma 255:1785-1797, 2018).
K. Autumn: How gecko toes stick (American Scientist 94:124-132, 2006).
K. Autumn et al.: Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae (Proceedings of the National Academy of Science USA 17:12252-12256, 2002).
A. K. Geim et al.: Microfabricated adhesive mimicking gecko foot-hair (Nature Materials 2:461-3, 2003).
A. Y. Stark et al.: The effect of temperature and humidity on adhesion of a gecko-inspired adhesive: implications for the natural system (Scientific Reports 6:30936, 2016).
Till början på sidan
Till "Djurfakta"
|
