Дикобразы относятся к числу крупных грызунов, обитающих на территории тропических регионов Африки, Азии, а также Северной и Южной Америки. Эти млекопитающие обладают самыми длинными иглами среди всех теплокровных животных, которые они используют для самозащиты. Мягкие, но очень колючие иглы дикобразов являются, по своей сути, видоизмененными волосами.

Группа биологов под руководством Джеффри Карпа (Jeffrey Karp) из Гарвардского университета (США) раскрыла секрет «колючести» игл дикобразов, изучив структуру «оружия» североамериканских дикобразов (Erethizon dorsatum) и создав несколько его полноценных копий.

Ученые приобрели иглы дикобразов в одном из питомников на территории штата Вашингтон и изучили их при помощи микроскопа. Оказалось, что игла Erethizon dorsatum достаточно сложно устроена — на ее поверхности присутствует частокол из множества мелких шипов, загнутых в сторону тупого конца иглы. Размеры и форма этих выростов была разной — шипы были относительно небольшими на кончике иглы и более крупными и загнутыми — в средней части «копья» дикобраза.

Карп и его коллеги попытались определить функции этих выростов. Для этого биологи аккуратно удалили шипы с нескольких игл и сравнили, насколько хорошо они впивались в тестовый кусок пенопласта и какую силу нужно было приложить для их удаления.

Как и ожидали ученые, шипы на поверхности игл мешали их выдергиванию из образца. По расчетам исследователей, им приходилось прилагать в четыре раза больше силы в тех случаях, когда шипы не были удалены с поверхности иглы.

С другой стороны, крайне неожиданным стало открытие того, что шипы имели и вторую функцию — они улучшали способности иглы по проникновению внутрь образца. В среднем, иглы без шипов на 54% хуже проникали внутрь пенопласта, чем их полноценные «конкуренты».

Биологи объясняют это необычное свойство иглы дикобраза тем, что частокол из шипов на ее поверхности превращает ее в своеобразную пилу или зазубренный нож. Это облегчает проникновение иглы внутрь мягких тканей хищника.

Авторы статьи проверили свои выводы, изготовив несколько копий игл из полиуретана и проверив их в действии. Как и ожидали ученые, иглы с шипами лучше проникали в кусочки пластика или мяса и крепче держались внутри них.

По словам Карпа и его коллег, их открытие можно использовать на практике для создания особо цепких пластырей, инъекционных игл или других расходных материалов. Подобные заплатки и иглы меньше травмируют кожу и другие ткани организма и лучше держатся внутри них или на их поверхности.

В качестве демонстрации потенциала этой технологии биологи создали экспериментальный прототип иглы для шприца. Как утверждают исследователи, такая игла на 80% легче проходит через кожу и достигает кровеносных сосудов по сравнению с обычными.