Technik

Wissenschaftler erstochen Kaktus-Stacheln in Fleisch, um die Evolution zu studieren

Eine einzelne springende Cholla-Wirbelsäule enthält einen halben Pfund Fleischbrocken.
Foto: L. Brian Stauffer

Ein Vorteil der Arbeit an einer Universität mit einer landwirtschaftlichen Schule ist die Verfügbarkeit von Fleisch. Das ist besonders nützlich, wenn Sie etwas benötigen, um die Kaktusrücken zu erstechen.

Die Wissenschaftler interessierten sich nicht so sehr für das Fleisch, als sie herausfanden, wie die Struktur einer Kakteenwirbelsäule aussieht und wie gut sie sich in dem durchbohrten Gegenstand verheddert. Im Allgemeinen hoffen sie zu verstehen, warum Kakteen unterschiedliche Stacheln entwickeln, und allgemeiner, wie die Formen der Stacheln in der Natur artenübergreifend von ihren Funktionen abhängen können.

Und einige Stacheln waren wirklich gut bei der Arbeit. "Ein Rückgrat hat uns wirklich beeindruckt, wie hartnäckig es an den Dingen hing", sagte Stephanie Crofts, Autorin der Studie der University of Illinois, gegenüber Gizmodo.

Die Wissenschaftler sammelten zunächst jeweils fünf Stacheln aus sechs Kakteen. Sie führten Tests durch, um zu messen, wie viel Kraft erforderlich ist, um das Zielmaterial zu durchstechen und wie stark die Wirbelsäule in die Oberfläche des Materials gedrückt wurde, bevor sie durchbrach. Zuerst punktierten sie Polymer in Laborqualität, wollten dann aber mit etwas mehr biologisch relevantem Material arbeiten. Sie kauften Schweinefleisch von der Landwirtschaftsschule der Universität sowie ein im Handel erworbenes Huhn, sagte Crofts.

Cholla-Kaktus springen
Foto: L. Brian Stauffer

Die Stacheln variierten in ihren Punktierfähigkeiten, es stellte sich jedoch heraus, dass mit Widerhaken versehene Stacheln weit weniger Kraft für ein Loch in eine Oberfläche benötigten als die nicht mit Widerhaken versehenen Stacheln, wie die in den Proceedings of the Royal Society veröffentlichte Studie B. Stacheldorne blieben verankert. Die Wirbelsäule des springenden Cholla-Kaktus hob sogar eine halbe Pfund Schweinefleischplatte von der Arbeitsfläche, sodass die Wissenschaftler das Fleisch abziehen mussten.

Warum muss eine Wirbelsäule so stachelig sein? Nun, da neue Kakteen aus bestimmten Teilen der springenden Cholla, die Cladodes genannt werden, wachsen können, haben vielleicht die Stacheln, die fest in einem unglücklichen Passanten haften, einen evolutionären Vorteil. Und im Gegensatz zu Tieren mit spitzen Teilen können Kakteen nicht entscheiden, wer gestoßen wird.

Stacheldorne sind jedoch nicht einzigartig für Kakteen, und in diesem Labor an der University of Illinois werden alle Arten von Poker untersucht. Stachelschweine beispielsweise haben ähnliche Stacheln, was beweist, dass sich beide entwickelt haben, um leicht zu punktieren und im Opfer zu bleiben. Es ist ziemlich wild, darüber nachzudenken, wie zwei sehr unterschiedliche Arten aus verschiedenen Königreichen ähnliche Teile entwickeln können.

Eine springende Cholla-Wirbelsäule
Bild: Stephanie Crofts

"Die Erforschung dieser Systeme gibt uns die Möglichkeit, die Evolution und Biomechanik zwischen Pflanzen und Tieren zu vergleichen", sagte Phil Anderson, Studienautor und Assistenzprofessor für Tierbiologie, gegenüber Gizmodo. "Sie haben oft nicht die Möglichkeit, einen direkten Vergleich wie diesen durchzuführen."

Es ist mehr als nur das Verstehen von Tieren. Sie haben wahrscheinlich schon von der Verwendung von Geckofüßen oder Oktopus-Saugern gehört, um eine biologisch inspirierte Technologie für den Menschen zu schaffen. Durch das Studieren einer Reihe von Stacheln können Ingenieure die ideale Vorrichtung zum Einschnappen und Einrasten entwickeln.

Die Studie ist kein erschöpfender Blick auf die Kakteenrücken, und die Forscher haben weitere Möglichkeiten zu erkunden. Aber es bietet einen Einblick, warum Kakteen Stacheln entwickeln.

Aber was noch wichtiger ist, seien Sie vorsichtig, wie Sie Fleisch tragen, wenn Sie an einem springenden Chollakaktus entlang gehen.

[Proceedings B]

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