도마뱀은 왜 매우 미끄러운 벽을 올라가 수 있는 것일까?

이 글은 도마뱀이 매끄러운 벽을 올라가는 이유에 대해 다绅하며, 이전의 관련 가설을 제시하고 도마뱀이 주로 발톱의 모발과 표면 사이의 반데르발스 력으로 달라붙는다고 주장합니다. 또한 도마뱀의 빠른 운동은 반데르발스 력의 빠른 형성과 소멸과 관련되어 있으며, 모발의 각도 조정, 근육 신경 조절, 모세관 작용 등도 달라붙고 오르는 데 영향을 미칩니다. 그리고 현재 인위적으로 만들어진 모발은 서로 달라붙거나, 달라붙기와 분리하기가 어렵다는 문제가 있으며, 도마뱀의 발톱에는 아직도 알려지지 않은 많은 비밀이 있습니다.

도마뱀은 왜 매우 미끄러운 벽을 올라가 수 있는 것일까?

수천 년의 진화와 생존 경쟁을 거쳐, 생물체가 보여주는 다양성과 특이한 기능은 인간의 상상력과 창의력을 자극하고 있습니다. 지네는 산기슭, 나무줄기, 벽, 천장, 심지어 평평한 유리판에도 움직이지 않거나 쉽게 달라붙을 수 있어, 오래전부터 사람들의 관심의 대상이 되어 왔습니다. 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스는 이러한 부착력을 초자연적인 힘으로 분류했습니다. 그 후 과학자들은 지네의 발바닥에 있는 부착 메커니즘이 용수ί, 미세한 로킹, 마찰, 정전 인력 등일 수 있다고 생각했습니다. 하지만 지네가 진공 상태에서도 수직 유리판에 달라붙을 수 있고, 쉽게 오르할 수 있다고 생각할 때, 지네의 발바닥과 표면의 부착력은 진공 부착력이 아닐 것입니다. 공기 이온화는 지네의 발바닥 부착력에 영향을 미치지 않고, 정전 인력도 배제되었습니다. 지네의 발바닥에는 腺체가 없고, 어떠한 액체도 분비되지 않으며, 일반적인 접착제도 아닙니다. 19세기 과학자들은 지네의 발바닥이 특이한 미세 구조를 가지고 있다는 것을 관찰했습니다. 1965년, 광학 현미경을 통해 지네의 발바닥에 수백만 개의 모발이 있고, 각 모발은 1001000개의 모발로 구성되어 있으며, 모발의 반지름은 0.20.4μm이라고 관찰되었습니다. 2000년 이후, 미국 과학자 오트름(Ottrem) 등은 미세 전자 기술(MEMS)을 이용하여 지네 모발의 부착력을 측정했고, 모발이 표면에 매우 가깝게 부착되어 있을 때에만, 분자 간 작용력인 반 드 바르스(van der Waals) 력이 작용한다는 것을 발견했습니다. 각 작용점의 작용력은 아주 약하지만, 수백만 개의 모발로 구성된 어레이는 지네의 무게보다 훨씬 큰 부착력을 제공하며, 지네는 바로 모발과 표면 사이의 반 드 바르스 력으로 표면에 달라붙습니다. 그것이 빠르고 쉽게 달라붙는 비결입니다.

오트럼 등은 또한, 모발이 표면과 충분히 접촉하기 위해 상대적으로 미세하게 움직여야 부착력을 측정할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 미세한 움직임은 모발의 각도를 조정하여 표면과 완전히 접촉하게 하며, 모발 기반의 근육 및 신경 조직은 지네의 발바닥 모발을 제어하여 모발 세포의 능동적인 부착 및 비부착 기능과 그 전환을 가능케 합니다. 물론 생물학적 전기도 관련되어 있어서, 지네는 빠르고 자유롭게 달라붙을 수 있습니다. 2005년, 과학자 후보(Hubo)는 모발이 표면에 달라붙을 때 모발 간 물리적 작용이 매우 중요하다는 것을 발견했습니다. 심지어 단 한 층의 물 분자 막도 부착력 결과에 큰 영향을 미치는데, 이 물 분자 막은 모발이 공기 중 물분자를 흡수하여 쉽게 형성되었습니다. 실험에 따르면, 습도가 0%에서 70%로 증가함에 따라 모발 하나당 생성되는 부착력이 거의 두 배로 증가했습니다. 과학자들은 지네의 발바닥에 여전히 많은 미지의 점들이 남아있습니다!