Языки хамелеонов и саламандр вдохновляют на создание новых инженерных устройств

Графическая аннотация. Автор: Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.07.085

Языки хамелеонов и саламандр могут показаться не самым очевидным источником вдохновения для инженерных прорывов будущего, однако в лаборатории Дебана в Университете Южной Флориды биология и инженерия объединились, чтобы показать, как природные решения однажды помогут решить вызовы на Земле и за ее пределами.

Новейшее исследование постдока USF Юй Цзэна и профессора интегративной биологии Стивена Дебана впервые показало, что саламандры и хамелеоны — хотя и разделены эволюционной дистанцией — используют один и тот же базовый механизм для «выстреливания» языками с молниеносной скоростью.

Открытие, опубликованное на обложке выпуска Current Biology от 8 сентября, не только углубляет наше понимание движения животных, но и указывает на новые возможности, вдохновленные биологией.

Хамелеоны и саламандры обитают в совершенно разных средах: первые живут в теплых условиях на деревьях или кустах, а вторые процветают во влажных местообитаниях, включая лесную подстилку и пещеры.

«Они на самом деле никогда не встречались друг с другом в дикой природе», — говорит Цзэн.

И все же Цзэн и Дебан обнаружили, что обе группы развили поразительно схожую «баллистическую» систему «выстрела» языком.

«Они эволюционировали одинаковую архитектуру в своих телах для высокоскоростного выброса языков, — объясняет Цзэн. — Удивительно то, что они достигают этого, используя те же обычные ткани, сухожилия и кости, что и другие позвоночные».

Для Дебана, изучавшего движения и физиологию животных более трех десятилетий, привлечение Цзэна в свою лабораторию расширило масштаб его исследований в новую, междисциплинарную область. Цзэн, ранее изучавший полет насекомых, привнес свежий взгляд на то, как животные перемещаются в воздухе и как эти инсайты могут быть перенесены в технологии.

Видеоанализ, накопленный за более чем десятилетие в лаборатории Дебана, показывает, что и саламандры, и хамелеоны могут выбрасывать языки со скоростью до 16 футов в секунду (около 4,9 м/с). Это исследование впервые поместило эти виды рядом и выявило унифицированную механическую модель.

Механизм языка работает по принципу рогатки. Именно этот механизм, по словам Дебана и Цзэна, обладает большим инженерным потенциалом за пределами лаборатории — в больницах, зонах бедствий и даже в открытом космосе.

«Этот механизм можно масштабировать вверх или вниз, используя мягкие или гибкие материалы, — говорит Цзэн. — Мы уже обсуждаем с инженерами возможные биомедицинские применения, например, устройства для удаления тромбов. В более крупном масштабе это может вдохновить на создание инструментов для извлечения объектов в труднодоступных местах, таких как обрушившееся здание, или даже для захвата обломков в космосе».

Дебан и Цзэн планируют расширить свои исследования, чтобы изучить, как языки животных не только выбрасываются, но и втягиваются с поразительной скоростью и точностью. Их работа отражает растущее движение в науке под названием «биовдохновение» (bioinspiration), которое подразумевает разработку новых материалов, устройств или структур на основе решений, найденных в организмах.

«Приятно иметь унифицированную историю об этих удивительных языках, а также о потенциальных инженерных применениях после стольких лет фокуса на биологии этих животных, — говорит Дебан. — Природа уже решила эти проблемы, теперь мы учимся адаптировать эти решения для себя».

Больше информации: Yu Zeng et al, Convergently evolved linear actuators in ballistic tongues, Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.07.085

Источник: University of South Florida

ИИ: Исследование демонстрирует, насколько перспективным может быть изучение эволюционной биомеханики для решения практических инженерных задач. Возможно, в ближайшие годы мы увидим медицинские устройства или спасательные инструменты, работающие по принципу языка хамелеона.