Физика змеиного укуса
По мнению ученых, яд из желобков на клыках змей попадает в тело жертвы согласно законам физики, описывающим поверхностное натяжение и поведение неньютоновских жидкостей.
Если не повезло, и вас укусила змея, вам будет особенно интересно узнать, как это происходит. Некоторые змеи впрыскивают свой яд, как гремучая змея. Ее клыки как шприцы выстреливают в жертву яд под высоким давлением из желез в ее голове. У многих ядовитых змей и других рептилий яд вытекает из желобков вдоль клыков. По мнению биофизиков из Германии и США, они используют «ядовитую комбинацию» поверхностного натяжения и так называемую «физику кетчупа», чтобы отравить свою жертву.
«До нас никто не интересовался тем, как именно это происходит», – говорит Лео ван Хеммен из Технического университета г. Мюнхена. Вместе с коллегами из Мюнхена и Университета штата Массачусетс ученый собрал яд у пары змей и смешал его с таким же количеством слюны, чтобы имитировать реальные условия. Затем ученые измерили вязкость полученной смеси при различной скорости сдвига (то есть вязкость яда, который находится между двух движущихся с некоторой скоростью друг относительно друга поверхностей).
Оказалось, что змеиный яд слегка напоминает томатный кетчуп. В отличие от воды, кетчуп становится мене вязким или более текучим с увеличением усилий сдвига. Эта особенность кетчупа делает его «неньютоновской» жидкостью (в которой вязкость зависит от градиента скорости). Такие «неньютоновские» свойства яда играют важную роль при нападении на жертву. Когда яд находится в желобках клыков только под действием воздуха, сдвиговые силы отсутствуют, и вязкость большая. Когда клык пронзает кожу, сдвиговая сила увеличивается, вязкость уменьшается, и яд свободно вытекает.
Ученые не забыли исследовать и другую характеристику – поверхностное натяжение, благодаря которому жидкость приобретает форму капли, стремясь минимизировать площадь поверхности. С помощью компьютерной модели ученые проанализировали, как выглядит поверхность яда при разной форме желобков на клыках змеи. Когда клыки в контакте с воздухом, то поверхностное натяжение сохраняет яд в желобках, а когда клык попадает в плоть, то желобок образует нечто похожее на трубчатую структуру, и изменение поверхностного натяжения позволяет яду свободно вытекать.
Отклики биологов на исследование биофизиков оказались неоднозначными. Эксперт по ядовитым змеям Вольфганг Вюстер из Великобритании (Бангорский университет в Уэльсе) отмечает оригинальность физического подхода к исследованию ядовитых змей и считает, что многие годы биологи не признавали эффективность работы желобков на клыках змей как системы для выпуска яда. Кеннет Кардонг из США (Университет штата Вашингтон), напротив, не убежден в том, что желобки выпускают яд. Он считает, что выделения рептилий – это коктейль из химических веществ с разными функциями, в том числе, пищеварительными.
14 июня 2011
