カエルは舌が当たったときに昆虫の上に広がり、舌が後退したときに肥厚し、固まる剪断間引き唾液を使用して獲物を捕獲する–米国の研究者によると。 舌の独特な物質的な特性を伴って、この二相、粘弾性がある液体は舌を非常に粘着性があるようにし、カエルが目の瞬きの彼ら自身より重い獲物を捕獲し、飲み込むことを可能にする。 この研究は、新しいタイプの接着剤および材料処理技術の開発につながる可能性がある、と科学者は言う。
カエルは、鞭のような舌のフリックで驚くほどの速度で飛んでいる昆虫を捕獲することができます。 しかし、彼らがつかむことができるのは軽量の昆虫だけではありません。 研究では、カエルの舌がカエルの体重の1.4倍まで引き上げることができることが示されています。 そしてカエルはマウスおよび鳥のようなより大きい動物を捕獲して記録されました。
最新の研究の開始時に、アトランタのジョージア工科大学のAlexis Noelらは、一般的なヒョウのカエル、Rana pipiens、および他の種が1400フレーム/秒の高速カメラでコオロギを撮影した。 彼らは、ヒョウ-カエルの舌が0.07秒未満で昆虫を捕獲することができることを発見した–人間が点滅することができるよりも五倍速く。
ハニートラップ
チームの計算によると、舌が後退しているとき、昆虫への力は重力の12倍に達することができます。 研究者によると、舌は非常に柔らかく粘弾性があり、非ニュートン的なせん断薄くなる唾液でコーティングされているため、このような力の下で獲物に付着することができる。 剪断薄化は、流体に対する剪断力がその粘度を低下させるいくつかの流体の特性である。 低い剪断速度では、唾液は非常に厚く、蜂蜜よりも粘性である。 しかし、舌が獲物に加速しているときなど、高い剪断力を受けると、唾液は薄くなり、粘性が約50倍になることが研究者らは発見した。
「獲物の衝撃の間、唾液は高い剪断速度を経験し、その結果唾液は薄く液体になり、昆虫の亀裂を貫通します」とノエルは説明します。 “昆虫の引き込みの間に、唾液は昆虫の握りを引き締め、維持する低いせん断率を経験する。”
“カエルの唾液は、塗料、別の剪断間伐流体によく似ています”とノエルは言います。 “ペンキはブラシが付いている壁で広がり易い。 ブラシが取り除かれると、塗料は壁にしっかりと付着したままになります。 これは、適用されるせん断速度とともに塗料粘度が変化するためである。”
軟質材料
研究者はまた、カエルの舌が最も柔らかい既知の生物学的材料の一つであることを発見しました。 それは脳組織と同じくらい柔らかく、人間の舌よりも10倍柔らかいです。 極度な柔らかさは舌が大きい接触域を作成し、捕獲および付着を助ける影響の間に獲物のまわりで変形し、包むようにする。
舌の柔らかさと粘弾性は、昆虫が口の中に後退する際に昆虫との接触を維持するのにも役立ちます。 研究者によると、舌は非常に湿っており、昆虫がカエルに向かってヤンクされると、衝撃吸収材のように働き、軟組織にエネルギーを蓄え、唾液と昆虫の間の分離力を減少させる。 ノエルはバンジーコードの類推を使用しています。 “舌が硬い場合、それは足首に包まれた硬いロープで橋から飛び降りる人間のようなものでしょう。”
昆虫がカエルの口の中に入ると、せん断薄くなる唾液が再び遊びに来る。 カエルは口の中に眼球を引き込み、昆虫を喉の下に押し下げます。 この動きは、唾液を薄くて水っぽくするのに十分高い舌に平行な剪断力を生じ、昆虫は放出されて飲み込まれる。 二相唾液は獲物の捕獲のすべての段階で助けます:高い粘着性は獲物の付着で助けるが、影響および解放の間に低い粘着性の援助。
リバーシブル接着剤
研究者らは、これらのメカニズムが高速用途のための合成リバーシブル接着剤の設計を刺激する可能性があると考えています。 ノエルはPhysics Worldに、このような接着剤が「ドローンの高速物体収集機構に使用されている」、または製造工場のコンベヤベルトから繊細な物体をつかむ方法と想像することができると語った。
ベルギーのモンス大学のパスカル-ダマンはPhysics Worldに語った：”この研究は、カメレオンに関する私たちの研究で示したことを確認し、舌の弾性変形と粘性粘液 しかし、私はカエルのために観察された接着力がカメレオンのために観察された接着力よりもはるかに小さいことを見て驚いています。”
この研究は王立協会のインターフェイスに記載されています。