چگونه نوآوری های کلیدی در قلمرو حیوانات بوجود می آیند؟ برای بررسی این سوال، تیموتی هیدام، متخصص زیست شناسی در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، متخصص مارمولک، تیمی از زیست شناسان تکاملی را هدایت کرد تا گناتودها، یک جنس از گکوهای کوتوله را مطالعه کنند. در این فرآیند، محققان یک مارمولک به نام Gonatodes humeralis را پیدا کردند که یک "عکس فوری" از تکامل چسبندگی در ژکوها ارائه می دهد.
هیگام گفت: «دستگاه چسب مارمولک، یکی از شگفت‌انگیزترین نوآوری‌هایی که مهره‌داران به نمایش گذاشته‌اند، در 16 سال گذشته به‌طور فشرده مورد مطالعه قرار گرفته است و مورد توجه نانوتکنولوژیست‌ها و زیست‌شناسان است."اما تقریباً هیچ چیز در مورد منشأ این قابلیت چسبندگی مشخص نیست. G. humeralis که در آمریکای جنوبی یافت می شود، نشان می دهد که چگونه قابلیت های چسبندگی ژکوها ممکن است به وجود آمده باشد. تجزیه و تحلیل یکپارچه ما از این مارمولک نشان می دهد که به طور غیرمنتظره ای دارای موهای میکروسکوپی است که به نام setae، در زیر انگشتان پا، که به او اجازه می دهد تا کاری را به طور چشمگیری متفاوت از همه ژکوهای دیگر در جنس Gonatodes انجام دهد: چسبیدن به سطوح صاف مانند برگ. در آزمایشگاه، این مارمولک می تواند با استفاده از سیستم چسب اولیه خود از سطوح عمودی صاف بالا برود."
هیگام توضیح داد که سته ها از طریق نیروهای جذاب واندروالس با سطوح تعامل دارند. بنابراین، بیان نسبتاً ساده ستها در ارقام G. humeralis مزیت بزرگی را در بخش‌هایی از زیستگاه ایجاد می‌کند که با سطوح صاف، کم اصطکاک و شیب‌دار، مانند برگ‌ها و ساقه‌های لغزنده مشخص می‌شود و به G.humeralis برای جلوگیری از شکارچیان با اشغال زیستگاهی که سایر اعضای جنس نمی توانند. در حالی که می تواند به طور ایمن به شاخه های عمودی بامبو بچسبد، به عنوان مثال، گونه های دیگر در جنس Gonatodes عموماً تنه درختان خشن، صخره ها، درختان خرما افتاده و روی زمین حرکت می کنند - مناطقی که شکارچیان آنها فراوان است.
هیگام گفت: «سیستم چسبنده نسبتاً ساده G. humeralis نشان‌دهنده این است که تغییرات جزئی در فرم می‌تواند به طور چشمگیری بر نتایج عملکردی و برجستگی‌های زیست‌محیطی که می‌توان از آنها بهره‌برداری کرد تأثیر بگذارد. "این مارمولک ظاهراً بدون بالشتک یک عکس فوری - یک مرحله میانی مهم - از تکامل دستگاه چسبندگی به ما ارائه می دهد. به ما می گوید، "ببینید، این گونه بود که ژکوهای دارای لنت شروع به چسبندگی کردند.".
علاوه بر این، یافته ها نشان می دهد که منشاء چسبندگی در ژکوها تدریجی بوده و منجر به تغییرات عمده در اکولوژی و عملکرد شده است. آنها همچنین پیشنهاد می‌کنند که تغییرات مورفولوژیکی ظریف می‌توانند باعث تکامل سریع شوند.
نتایج مطالعه در 29 سپتامبر در مجله زیستی انجمن Linnean ظاهر می شود.
سته‌های G. humeralis در مقایسه با گکوهای دارای لنت، مانند گکوهای توکای، کوتاه و ساده هستند. ستاها در مجاورت "اسپنول" های تقویت کننده اصطکاک قرار دارند - برآمدگی های کوچکی که هیچ نقشی در چسبندگی ندارند و در زیر پای بسیاری از مارمولک ها و مارمولک ها یافت می شوند. نویسندگان استدلال می کنند که سته های G. humeralis از تغییر شکل اسپینول ها حاصل می شود.
«تا به حال، ما مارمولک را ندیده بودیم که شروع سیستم چسب را نشان دهد. "در تمام نوآوری‌هایی که در قلمرو حیوانات دیده می‌شود، ما به ندرت می‌توانیم آغاز آنها را ببینیم. یافته‌های ما به عنوان شواهد خوبی در برابر ایده‌های طراحی هوشمندانه عمل می‌کند. تکامل در مراحل افزایشی اتفاق می‌افتد، همانطور که "عکس فوری" ما نشان می‌دهد. با پیچیدگی شروع کنید، با این حال، تغییرات کوچک می‌تواند منجر به پیچیدگی شود.تحقیقات ما شواهد تجربی بیشتری برای نشان دادن این درست ارائه می‌دهد."
هیگام و همکارانش نمونه های G. humeralis را در ترینیداد و گویان فرانسه یافتند. آنها ابتدا از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی میکروآناتومی زیر انگشتان گکوها و مورفومتریک استفاده کردند تا آنها را با بستگان نزدیک مقایسه کنند. پس از این مشاهدات اولیه، تیم این گونه و سایر گونه‌ها را در آزمایشگاه با استفاده از ترکیبی از ویدئوهای پرسرعت برای اندازه‌گیری حرکت و مبدل‌های نیرو برای تعیین کمیت توانایی چسبندگی مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که تنها G. humeralis می‌تواند نیروی چسبندگی ایجاد کند و از اکریلیک صاف عمودی بالا برود.
"کار ما محققان در فناوری نانو و بیومیمیک را مورد توجه قرار می دهد، زیرا این سوال را بررسی می کند: "حداقل تغییرات ساختاری برای فعال کردن چسبندگی چیست؟" ربات‌های الهام گرفته شده از گاکو معمولاً سیستم‌های چسبندگی کاملاً توسعه‌یافته‌ای دارند. اما آیا این امر ضروری است؟ کار ما نشان می‌دهد که برای راه‌اندازی یک سیستم چسبندگی خوب نیازی به چیز زیادی نیست و بنابراین ممکن است به ساده‌سازی نحوه رویکرد ما به بیومیمیک و چگونگی ایجاد مجدد چسبندگی در آزمایشگاه کمک کند.."
