Rahasia licin beruang kutub: Bagaimana bulu berminyak menentang pembekuan Arktik
Beruang Kutub memiliki pertahanan bawaan terhadap es-bulu berminyak.
Sebuah tim ilmuwan telah menemukan bahwa bulu mereka dilapisi dalam campuran sebum unik yang mencegah es menempel, membantu mereka bertahan hidup sangat dingin. Penemuan ini tidak hanya menjelaskan adaptasi beruang kutub; Ini juga memiliki aplikasi potensial dalam mengembangkan pelapis anti-es baru.
Rahasia bulu beruang kutub berminyak
Sebuah tim ilmuwan internasional telah menemukan rahasia di balik mengapa es tidak menempel pada bulu beruang kutub – minyak. Pertahanan alami ini membantu predator Arktik ini bertahan hidup di salah satu lingkungan paling keras di Bumi.
Dengan menganalisis sampel bulu dari enam beruang kutub liar, para peneliti mengidentifikasi komponen penting: Sebum, zat berminyak yang melapisi rambut. Terbuat dari kolesterol, diacylgliserol, dan asam lemak, sebum ini menciptakan penghalang pelindung yang mencegah es melekat pada bulu.
Aplikasi potensial di luar Kutub Utara
Di luar memperdalam pemahaman kita tentang adaptasi beruang kutub – dan bahkan pengetahuan ekologis inuit – penemuan ini memiliki aplikasi praktis yang potensial. Versi sintetis sebum beruang kutub dapat dikembangkan untuk digunakan dalam pelapis anti-icing, termasuk kulit ski canggih untuk olahraga musim dingin.
Julian Carolan, kandidat PhD dari Sekolah Kimia Trinity College Dublin dan Amber Research Ireland Center, adalah penulis pertama dari artikel jurnal, yang telah diterbitkan hari ini (29 Januari) sebagai cerita sampul dalam jurnal internasional terkemuka terkemuka Kemajuan Sains.
Dia berkata: “Kami mengukur kekuatan adhesi es, yang merupakan ukuran yang berguna tentang seberapa baik es menempel pada bulu; hidrofobisitas, yang menentukan apakah air dapat ditumpahkan sebelum membeku; dan waktu tunda beku, yang hanya menunjukkan berapa lama bagi setetes air untuk membeku pada suhu tertentu pada permukaan yang diberikan. Kami kemudian membandingkan kinerja rambut beruang kutub dengan rambut manusia dan dua jenis 'kulit ski' buatan manusia.
Sebum: Kunci bulu bebas es
“Sebum dengan cepat melompat keluar sebagai komponen kunci yang memberikan efek anti-icing ini ketika kami menemukan kekuatan adhesi sangat terpengaruh ketika rambut dicuci. Rambut yang tidak dicuci dan berminyak membuat es lebih sulit untuk ditempelkan. Sebaliknya ketika rambut beruang kutub dicuci dan minyak sebagian besar dikeluarkannya berkinerja serupa dengan rambut manusia, yang dengan mudah ditempelkan es dengan mudah apakah dicuci atau berminyak. ”
Temuan itu membuat tim melakukan analisis kimia terperinci sebum beruang kutub. Selain mengidentifikasi komponen -komponen utama (kolesterol, diasilgliserol, dan asam lemak), mereka terkejut menemukan “squalene” tidak ada. Metabolit berlemak ini hadir di rambut manusia, dan di rambut hewan air lainnya, seperti berang-berang laut, yang menunjukkan ketidakhadirannya pada rambut beruang kutub sangat penting dari perspektif anti-icing.
Inspirasi anti-icing alam
Dr Richard Hobbs, Asisten Profesor dan Royal Society-Science Foundation Ireland University Research Fellow di Sekolah Kimia Trinity dan Amber Research Ireland Center, adalah penulis senior artikel jurnal. Dia menambahkan: “Hewan yang tinggal di habitat kutub telah muncul sebagai sumber inspirasi untuk pengembangan bahan anti-icing baru.
“Misalnya, kelompok Anne Kietzig di McGill baru-baru ini menemukan bahwa struktur hierarkis bulu penguin Gentoo memberi mereka sifat anti-icing yang mengandalkan struktur bulu daripada lapisan minyak preen. Pekerjaan kami menunjukkan bahwa bulu beruang kutub memberikan strategi alternatif untuk menghasilkan permukaan anti-icing berdasarkan campuran karakteristik lipid yang ada di sebum bulu atau minyak rambut.
“Pekerjaan ini tidak hanya mewakili studi pertama komposisi sebum bulu beruang kutub, tetapi juga menyelesaikan pertanyaan mengapa beruang kutub tidak menderita akumulasi es. Meskipun memiliki lapisan tebal blubber dan bulu isolasi, dan menghabiskan periode luas dalam air pada suhu di bawah nol, tampaknya minyak bulu menyediakan rute alami bagi beruang kutub untuk dengan mudah menumpahkan es ketika terbentuk karena adhesi es rendah pada mereka bulu.
“Kami berharap bahwa pelapis lipid alami yang diproduksi oleh beruang ini akan membantu kami mengembangkan pelapis anti-icing yang lebih berkelanjutan yang mungkin menggantikan 'bahan kimia selamanya' yang bermasalah seperti PFA yang telah digunakan sebagai pelapis anti-icing.”
Perspektif baru tentang perburuan beruang kutub
Selain penjelasan struktural, penemuan -penemuan menarik ini juga membantu kita lebih memahami perilaku berburu – baik beruang kutub maupun populasi inuit asli.
Prof. Bodil Holst, Universitas Bergen, adalah penulis senior artikel jurnal. Dia menambahkan: “Salah satu strategi perburuan utama beruang kutub adalah 'masih berburu', di mana mereka berbaring tak bergerak di samping lubang bernapas di atas es laut menunggu segel ke permukaan. Masih berburu sering berkembang menjadi 'tangkai air' dengan beruang kutub menggunakan kaki belakangnya untuk meluncur ke dalam air untuk mengejar mangsanya, dan semakin rendah adhesi es, semakin sedikit kebisingan yang dihasilkan dan semakin cepat dan menenangkan slide.
“Temuan kami juga membantu kami memahami kehalusan langkah -langkah yang diambil oleh orang -orang Inuit untuk mengoptimalkan strategi perburuan untuk meniru metode beruang kutub yang masih berburu. Bangku berburu inuit kadang-kadang bersepung dengan bulu beruang kutub di kaki untuk menghindari kebisingan saat bergerak di atas es, sementara orang juga kadang-kadang memakai 'celana beruang kutub', memastikan seluruh area kontak dengan es ditutupi dengan beruang kutub adhesi es rendah yang rendah Bulu untuk pengurangan kebisingan yang optimal. “
Menjaga efek anti-icing alami
Khususnya, metode persiapan Inuit tradisional melindungi sebum pada bulu dengan memastikan sisi kulit yang tertutup rambut tidak dicuci. Ini tidak seperti, misalnya, kulit rubah, yang secara tradisional akan dibersihkan dengan menggosok sisi rambut dengan batu sabun atau tanah liat kering.
Reference: “Anti-icing properties of polar bear fur” by Julian Carolan, Martin Jakubec, Neubi F. XavierJr., Adam Pestana Motala, Ersilia Bifulco, Jon Aars, Magnus Andersen, Anne Lisbeth Schmidt, Marc Brunet Cabré, Vikaramjeet Singh, Paula E. Colavita, Espen Werdal Selfors, Marco Sacchi, Shane O'Reilly, Øyvind Halskau, Manish K. Tiwari, Richard G. Hobbs dan Bodil Holst, 29 Januari 2025, Kemajuan Sains.
Doi: 10.1126/sciadv.ads7321
