ללכת על קירות? השממיות פיתחו כמה טריקים מעניינים שעוזרים להן לעשות את זה

יכולת הטיפוס יוצאת הדופן של השממית מרתקת חוקרים ומהנדסים, שמנסים להבין ולחקות את מנגנון ההיצמדות שלה. כבר במאה הרביעית לפני הספירה הבחין הפילוסוף היווני אריסטו ביכולתן של שממיות "לטפס במעלה עצים ובמורדם בכל דרך, אפילו עם ראשן כלפי מטה". הלטאה החביבה מצליחה לטפס על כל משטח כמעט, מה שעוזר לה להתאקלם בסביבות מחיה שונות - מיערות גשם ומדבריות עד קירות בתים. היא יכולה לטפס אפילו על משטחים חלקים לחלוטין כמו זכוכית או פורצלן.

איך היא נצמדת אל הקיר? התשובה הפשוטה היא שלשממית יש רגליים שעירות. על כל מילימטר מרובע בכרית כף הרגל שלה צומחות כ-14 אלף שערות מיקרוסקופיות, שכל אחת מהן מתפצלת לעוד מאות שערות. הן דקות כל כך, עד ש"קוקו" של מאות שערות כאלה יהיה בעובי של שערה אנושית אחת.

השערות שעל רגלי השממית מגדילות מאוד את שטח המגע שנוצר בין כפות הרגליים שלה ובין המשטח שעליו היא מטפסת. בין המולקולות של השערות ושל המשטח פועלים כוחות חשמליים שנקראים כוחות ון-דר-ולס על שם המדען ההולנדי שגילה אותם. הם נוצרים מפני שהמטען החשמלי אינו מתחלק במולקולות בצורה סימטרית, אלא כך שהקצה השלילי של מולקולה אחת נמשך אל הקצה החיובי של מולקולה אחרת. זהו כוח חלש לעומת קשרים כימיים אחרים, כמו הקשר הקוולנטי המחבר אטומים בתוך מולקולות, אבל מספרן הרב של השערות גורם לכך שעוצמת הכוח הכוללת גבוהה מאוד, והיא מאפשרת לשממית להחזיק את משקל גופה גם כשהיא נאחזת במשטח באצבע אחת בלבד.

טכניקת הטיפוס של השממית שונה ממה שאפשר למצוא אצל בעלי חיים אחרים שמצליחים להתחכם לכוח המשיכה: לנמלים ולתיקנים יש טפרים מעוקלים, שבעזרתם הם נאחזים בבליטות ובזיזים מיקרוסקופיים על משטחים שונים. מה נראה לנו כקיר חלק, בעיני חרק הוא קיר טיפוס עם נקודות אחיזה רבות שאפשר להשתמש בהן. חרקים רבים, כמו זבובים, מפרישים מבלוטות שעל כפות רגליהם חומר שומני שעוזר להם להידבק. בניגוד אליהם, צורת ההיצמדות של השממיות אל הקיר מכונה הידבקות יבשה, מכיוון שהיא אינה מערבת חומר דביק. ואם תגעו בכריות הרגליים שלהן, תגלו שהן אינן דביקות כמו שמרגישים כשנוגעים בדבק מגע.

יעילות וניקיון מושלמים

כשחושבים על זה, אם בין כפות רגליה של השממית למשטח פועלים כוחות חזקים כל כך, איך היא מצליחה לנתק אותן מהמשטח? מה שמאפשר לה לעשות זאת הוא העובדה שהיא יכולה לקפל את בהונות הרגליים שלה בכיוון ההפוך מהכיוון שבו אנחנו יכולים לקפל את הבהונות שלנו. תכונה זו, יחד עם גמישותן הרבה של השערות, עוזרות לשממית לשנות את הזווית שבין השערות למשטח וכך להתגבר על קשרי ון-דר-ולס. כך היא "מקלפת" את כף הרגל מעל המשטח ממש כמו שמסירים פלסטר.

פלא נוסף הוא שכפות רגליה של השממית מנקות את עצמן בקלות רבה – תכונה מפתיעה בהתחשב בכך שהן יכולות להיות דביקות כל כך. חוקרים אמריקאים שיערו שמקורה של תכונה זו הוא בכך שלחלקיקי הלכלוך קל יותר להיקשר למשטח שעליו צועדת השממית מאשר לכפות הרגליים שלה. בניגוד למשטח שאליו נקשרות שערות רבות, חלקיקי הלכלוך קטנים ולכן רק מעט שערות נקשרות אליהם, כך שהכוחות הכימיים בין החלקיקים למשטח מתגברים על קשרי ון-דר-ולס בין החלקיק לשערות בקלות.

חומר יבש שנדבק בעוצמה כמעט לכל סוגי המשטחים, שאפשר להסירו בקלות ושחלקיקי לכלוך אינם נדבקים אליו – כריות הרגלים של שממיות הן חלומה של כל מהנדסת חומרים. ואכן, בהשראתן יצרו מהנדסים חומרים שמשתמשים בעקרונות ההיצמדות של השממית כדי להתחבר למשטחים: למשל, חומר המורכב מסיבים סינתטיים צפופים שנדבקים כשמחליקים את החומר על המשטח, ומוסרים בקלות כשמשנים את הזווית שלהם עם המשטח. מדענים השתמשו ביכולתם של חומרים כאלה להתחבר למשטחים שונים גם לצרכים רפואיים, ויצרו חומר שיכול לשמש לאיחוי פצעים ברקמות שונות בגוף. השממית שימשה השראה גם לסוכנות המחקר של משרד ההגנה האמריקאי (DARPA), שפיתחה אביזרי טיפוס שאולי יאפשרו בעתיד לחיילים לטפס על קירות ללא חבל או רתמה.

עם כוחות על כמו של ספיידרמן, השממית היא באמת פלא טבע, תוצר של אבולוציה שעיצבה וליטשה את מנגנון הטיפוס שלה לכדי שלמות. בפעם הבאה שאתם רואים אחת, תנו לה את הכבוד המגיע לה. וכדאי להיות נחמדים – היא גם אוכלת יתושים. 

4 תגובות

  • רועי

    כתבה מעולה

    מעניינת ופשוטה להבנה. תודה!!

  • נחשון

    מדהים

    מדהים איך שמצפים ממני להאמין בסיפור (הלא מגובה בממצאים) שהשממית הראשונה שהתפתחה פשוט נפלה, ונפלה, ונפלה, ונפלה, עד שיום אחד עלתה על איזה טריק מתוחכם עם כוחות ואן דר ולס, והחליטה לכתוב את זה בגנים של עצמה, אחרי אינספור ניסויי מעבדה במעבדה נסתרת. כנראה שאם נגיד את זה מספיק פעמים, בסוף נאמין בזה. זה הפלא האמיתי.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל כורם

    תשובה

    שלום נחשון.
    העובדה שמנגנון ההידבקות של השממית הוא תוצר של אבולוציה דווקא כן מגובה בממצאים. לדוגמה נמצא לאחרונה זן של שממיות בעלות מנגנון הידבקות פשוט, שמדגים כיצד יכול מנגנון כזה להתפתח בצורה הדרגתית. ההשערה היא שהשערות שעל גבי רגלה של השממית התפתחו מתוך מבנים קטנים ומחודדים בשם ספינולות (Spinules) שקיימים בעורן של לטאות רבות. המבנים האלה לא מאפשרים הידבקות, אלא הופכים את עור הלטאה לדוחה מים. אבל בעזרת שינוי קטן בספינולות שנמצאות על רגל השממית מתאפשרת הידבקות.
    תוכל לקרוא על כך במאמר הזה
    Timothy E. Higham, Tony Gamble, Anthony P. Russell. On the origin of frictional adhesion in geckos: small morphological changes lead to a major biomechanical transition in the genusGonatodes. Biological Journal of the Linnean Society, 2016; DOI: 10.1111/bij.12897
    או בסקירה העיתונאית של המאמר כאן:
    https://www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161007085757.htm

  • נחשון

    הבנתי

    קראתי בעיון, תודה. בעצם ההערה הזאת מן המאמר מסכמת את העניין:
    the findings indicate that the origin of adhesion in geckos was gradual and led to major shifts in ecology and function.
    "הממצאים רומזים כי מוצא יכולת ההיצמדות של השממית היה הדרגתי והוביל לשינויים אקולוגיים ותפקודיים מהותיים". שינויים שכנראה הובילו בהדרגה הדרגתית להתפתחות מוח האדם.
    בקיצור, פוקסים חוזרים ונשנים בעולם החי לאורך מיליוני שנים הובילו להמצאות מדהימות שגדולי המדענים עדיין מנסים להבין. אם זה היה קורה רק אצל השממיות, ניחא. אבל בכל פינה בדומם ובחי? מחזק את הערתי הראשונה: מדהים. ואולי קצת יותר מדי מדהים?