誰もが、ほぼすべてのものがおしっこをします。 いくつかのことは、肛門スタイラスを使用して非常に高速で背中から液体をはじき飛ばすことによってそれを行うことが判明しました.
その非常に珍しいシナリオは、ガラス状の翼を持つ狙撃兵と呼ばれる葉を飛び回る昆虫がどのように自分自身を解放するかについてのジョージア工科大学の研究者の研究をまとめたものです。 難解に聞こえるかもしれませんが、彼らが発見したことは、敏感な電子機器から水をすばやく排出するなどの技術的進歩をもたらす可能性があります。
狙撃兵の排泄プロセスの調査は、多くの科学的な旅の出発点である純粋な好奇心から始まりました。 化学および生体分子工学の准教授であるサード・バムラは、昆虫の 1 匹が尾に完全に丸い液体の液滴を繰り返し形成し、ぼやけた速度でそれを発射することに気付きました。
「排泄の流体力学については、動物の形態、エネルギー、および行動に影響を与えているにもかかわらず、ほとんど知られていません。」 バムラ 彼は言った 声明で。 「私たちは、この小さな昆虫がおしっこをするために巧妙な工学や物理学の革新を思いついたかどうかを知りたかったのです。」
高速ビデオと顕微鏡を使ってバグを研究したところ、狙撃兵はその印象的なおしっこのパフォーマンスを可能にする特定の部分を持っていることが明らかになりました.Bhamlaが「尻のちらつき」と名付けた肛門のスタイラスです.
Bhamla は、この機能をピンボール マシンの足ひれと比較します。これは、狙撃手が信じられないほどの速度で尿の滴を発射するために使用します。 ちらつきは、最速のスーパーカーの 10 倍以上の速度で液体を加速できます。
「私たちは、この昆虫が効果的にバネとカタパルトのようなレバーを進化させ、それらのツールを使用して、高加速度で繰り返し小便の液滴を投げることができることに気付きました」と、Bhamla と一緒に働いた生物工学大学院生の Elio Challita は説明しました。
チームの研究は、 ジャーナル Nature Communications の今週号に掲載されました.
研究者がはじかれた液滴の速度を計ったとき、彼らは、おしっこのしずくが、それらを発射したサイラスのはじきよりも空気中をさらに速く移動することに気付きました。 これは、これまで自然のシステムでは観察されなかった現象である超推進力の存在を示唆していました。
超推進力は、圧縮と発射のタイミングを同期させることによって、弾性のある発射体がエネルギーブーストを得たときに発生します。 これを視覚化する方法の 1 つは、スプリング効果から最大のブーストを得るために、ダイバーがちょうどいいタイミングで飛び板から飛び出すところを想像することです。 狙撃兵のスタイラスは、発射前に液滴を圧縮することで同様のことを行い、液体の表面張力を介して余分なエネルギーを蓄え、フリックすると速度が向上するようです.
研究者たちは、狙撃兵が生き残るために毎日摂取する大量の植物の樹液を処理する最も効率的な方法は、おしっこをはじくことだと考えています。
フリックしたおしっこはあなたと私を助けます
狙撃兵のトイレの習慣を研究することは、人間に直接的な利益をもたらす可能性があります。この昆虫は、特にカリフォルニアとフロリダのブドウ園と柑橘類の果樹園で、作物に数百万ドルの損害を与える主要な害虫であるためです。 この種は気候変動とともに広がると予想されており、この新しい発見により、種の広がりを追跡し、繁殖を制御するのに役立つ洞察を提供することが容易になる可能性があります。
しかし、エンジニアは狙撃兵の生態から学び、ウェアラブル電子機器から水を排出する新しいシステムを開発することもできます。
米国国立科学財団のプログラム ディレクター、ミリアム アシュリー ロス氏は、「狙撃兵が対処しているのは、私たちが手にくっついたビーチボールほどの大きさのメープル シロップの球体を飛ばそうとするようなものです」と語った。作品。 「これらの小さな昆虫が問題を解決するために進化させた効率的な方法は、電子機器などのマイクロ製造アプリケーションで溶媒を除去したり、構造的に複雑な表面から水を急速に流したりするための、生物にヒントを得たソリューションにつながる可能性があります。」
虫のおしっこのしずくをほんの一瞬考えただけで、私たちが発見できることはクレイジーです。
「この研究は、好奇心主導型の科学が価値あるものであるという考えを補強するものです」と Challita 氏は述べています。 「そして、生物学的システムにおける液滴の超推進力や、他の分野に応用できる物理学の英雄的な偉業など、非常に興味深いものを発見したという事実は、それをさらに魅力的なものにしています。」