Defying Gravity: Para ilmuwan mengungkap mekanisme bertenaga darah di balik keterampilan pendakian salamander yang tidak dapat dipercaya
Pengembara salamander mengendalikan aliran darah di jari kaki mereka untuk meningkatkan cengkeraman dan detasemen, sebuah temuan yang dapat menginspirasi teknologi perekat dan robot baru.
Salamander yang berkeliaran dikenal karena meluncur tinggi melalui kanopi hutan kayu merah pantai, tetapi bagaimana amfibi kecil ini berhasil menempelkan pendaratan mereka dan lepas landas dengan mudah tetap menjadi misteri.
Studi baru di Jurnal Morfologi Menyarankan jawabannya mungkin terletak pada mekanisme yang mengejutkan: kaki bertenaga darah. Para peneliti yang dipimpin oleh Washington State University menemukan bahwa salamander yang berkeliaran (Aneides Vagrans) dapat dengan cepat mengisi, menjebak, dan menguras darah di ujung jari mereka, mengoptimalkan lampiran, detasemen, dan penggerak keseluruhan di lingkungan arboreal mereka.
Penelitian ini tidak hanya mengungkap mekanisme fisiologis yang sebelumnya tidak diketahui dalam salamander tetapi juga memiliki implikasi untuk dirancang secara bioinspirasi. Wawasan tentang mekanika salamander toe pada akhirnya dapat menginformasikan pengembangan perekat, prosthetics, dan bahkan pelengkap robot.
“Perekat yang terinspirasi oleh tokek sudah memungkinkan permukaan untuk digunakan kembali tanpa kehilangan kekakuan,” kata Christian Brown, penulis utama penelitian dan fisiologi integratif dan peneliti postdoctoral ilmu saraf di WSU. “Memahami kaki salamander dapat menyebabkan terobosan serupa dalam teknologi lampiran.”
Penemuan dipicu oleh pemotretan dokumenter
Salamander dari Aneides Genus telah lama membingungkan para ilmuwan dengan ujung jari kaki berbentuk persegi dan “danau” darah merah cerah yang dapat dilihat tepat di bawah kulit mereka yang tembus cahaya. Secara historis, fitur -fitur ini dianggap membantu oksigenasi, tetapi tidak ada bukti yang mendukung klaim itu.
Minat Brown pada topik ini melacak kembali ke pengamatan yang tidak terduga selama pembuatan film dokumenter, “The Americas,” yang ditayangkan pada 23 Februari di NBC dan Peacock. Sambil membantu set sebagai ahli salamander penduduk, Brown memiliki kesempatan untuk mengamati melalui lensa kamera bertenaga tinggi tim produksi bagaimana amfibi bergerak.
Dia memperhatikan sesuatu yang aneh. Darah bergegas ke ujung jari kaki kecil makhluk kecil beberapa saat sebelum mereka mengambil langkah. Asisten Brown dan kamera William Goldenberg berulang kali mengamati fenomena tersebut. “Kami saling memandang, 'Apakah Anda melihat itu?'” Kata Brown.
Meskipun produser pindah, rasa ingin tahu Brown tidak. Setelah syuting, ia menjangkau Goldenberg dan bertanya apakah ia tertarik menggunakan peralatan filmnya untuk menyelidiki apa yang telah mereka amati dengan cara ilmiah dan berulang.
Melalui uji coba video resolusi tinggi dan analisis yang menguatkan di WSU's Franceschi Microscopy & Imaging Center, Brown, Goldenberg dan rekannya di WSU dan Universitas Gonzaga mengungkap bahwa salamander yang berkeliaran dapat mengendalikan dan mengatur aliran darah ke setiap sisi ujung jari mereka.
Ini memungkinkan mereka untuk menyesuaikan tekanan secara asimetris, meningkatkan cengkeraman pada permukaan yang tidak teratur seperti kulit pohon. Anehnya, darah bergegas sebelum “kaki mati” tampaknya membantu salamander melepaskan daripada melekat. Dengan sedikit menggembungkan ujung jari kaki, salamander mengurangi area permukaan yang bersentuhan dengan permukaan yang mereka hadapi, meminimalkan energi yang dibutuhkan untuk melepaskannya. Ketangkasan ini sangat penting untuk menavigasi permukaan yang tidak merata dan licin dari kanopi kayu merah – dan untuk menempel pendaratan yang aman ketika terjun payung di antara cabang.
“Jika Anda memanjat kayu merah dan memiliki 18 kaki menggenggam kulit, bisa melepaskan secara efisien tanpa merusak ujung jari kaki Anda membuat perbedaan besar,” kata Brown.
Implikasi dari penelitian ini bisa melampaui Aneides Vagrans. Struktur vaskularisasi serupa ditemukan di salamander lainnya jenistermasuk yang air, menunjukkan mekanisme universal untuk regulasi kekakuan kaki yang dapat melayani tujuan yang berbeda tergantung pada lingkungan salamander. Ke depan, Brown dan rekan berencana untuk memperluas penelitian untuk melihat bagaimana mekanisme bekerja pada spesies dan habitat salamander lainnya.
“Ini bisa mendefinisikan kembali pemahaman kita tentang bagaimana salamander bergerak melintasi beragam habitat,” kata Brown.
Referensi: “Morfologi vaskular dan osteologis dari tips digit yang diperluas menunjukkan spesialisasi dalam salamander yang berkeliaran (Aneides Vagrans)” oleh Christian E. Brown, William P. Goldenberg, Olivia M. Hinds, Mary Kate O'Donnell dan Nancy L. Staub, 8 Januari 2025, Jurnal Morfologi.
Doi: 10.1002/jmor.70026
