Ученые ответили, почему эволюция не предусмотрела настоящих «спайдерменов»

Несмотря на спорность в некоторых вопросах, эволюция все же весьма грамотно работает в рамках физических ограничений каждого отдельного вида живого существа. Одним из таких ограничений, например, является размер, который в свою очередь является причиной того, почему одни физические особенности имеются у одних животных и совершенно отсутствуют у других.

Одной из таких особенностей является, например, возможность цепляться к вертикальным поверхностям, которая встречается у некоторых видов амфибий, рептилий и млекопитающих. Но если эта способность такая полезная, то почему ее нет у более крупных животных, например, у человека? Другими словами, почему нет настоящих «спайдерменов»?

Ответ на этот вопрос очень прост: все потому, что человек, как вид, слишком большой (или крупный, если хотите) для обладания такой особенностью. В опубликованном в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) биологи из отдела зоологии Кембриджского университета объясняют, что чем больше животное, тем больше поверхности его тела должно обладать сцепной силой, или силой ван-дер-Ваальса, которая помогает тем же гекконам цепляться к вертикальным поверхностям. Другими словами, чем больше вы, тем гораздо более крупные и липкие конечности вам необходимо иметь, чтобы ползать по стене.

Если животное размером с муравья, то требуется, чтобы всего 0,09 процента его тела было покрыто липкой поверхностью для возможности ходить по стенам. Для геккона этот показатель должен составлять уже 4,3 процента, а для человека в этом случае потребуется уже 40 процентов, или 80 процентов, если будет использоваться только одна часть (половина) его тела.

«Если человек хочет ползать по стенам так же, как это делает геккон, то ему потребуются более крупные ноги, а точнее ступни 145 размера», — говорит Уолтер Федерли, старший автор исследования из отдела зоологии Кембриджского университета.

Если клейкостью будет обладать вся передняя часть тела, то в таком случае как вы будете карабкаться по стене? Каждый раз, как только вы будете поднимать руку или ногу, чтобы сделать движение дальше, вы будете падать — площадь сцепной поверхности между вашим телом и стеной будет недостаточной для удержания веса вашего тела на стене.

Суть проблемы заключается в том, что объем и площадь липкой поверхности пропорционально не возрастают, а скорее сокращаются. Чем больше животное, тем меньше становится площадь его сцепной поверхности, но при этом сила самой клейкости может возрастать.

«Это создает проблемы для более крупных животных», — говорит Дэвид Лабонте, еще один автор опубликованного исследования.

«Чем больше и тяжелее животное, тем больше силы ван-дер-Ваальса ему необходимо, однако, как правило, они обладают сравнительно меньшей доступной площадью тела для липких зон», — добавляет Лабонте, объясняя то, как действуют ограничения природы в вопросе размеров животных и насколько именно большими могут быть эти липкие зоны, пока животному не придется прилагать слишком много усилий для их использования.

Конечно же, это исследование затрагивает только липкие способности, обнаруженные в природе. И при использовании искусственных материалов площадь, необходимую для возможности держаться на вертикальных поверхностях, в теории можно сократить. Лабонте, Федерли и их коллеги отмечают в своем исследовании, что смогли даже обнаружить некоторые виды животных, чьи размеры и клейкие части совсем не соотносились пропорционально друг с другом — их тела росли быстрее, чем увеличивалась площадь липких зон. Компенсацией в этом случае служила более сильная клейкость этих зон. Все это означает, что человек, возможно, никогда и не сможет самостоятельно, используя лишь руки и ноги, ползать по стенам. Однако никто не говорит о том, что мы не сможем это делать с помощью специальных искусственных материалов и устройств.