ЯК МУХИ ДОПОМАГАЮТЬ... ПРОЕКТУВАТИ МАШИНИ

Напевно, ніщо так не «діставало» минулого літа, як спека та комашня. І якщо від спеки можна було хоч якось сховатися, приміром, у найближчій водоймі, то комарі, мошки, оси й мухи були всюдисущими. Причому жодні з наявних у продажу засобів не давали більш-менш значимого ефекту. А чи можна в принципі знайти «управу» на комах, вибити в них, як кажуть, грунт з-під ніг (вірніше, лапок)?

Виявляється, проблемою переймаються не лише домогосподарки, а й учені. Дослідники Інституту біології розвитку суспільства ім. Макса Планка (Тюбінген, Німеччина) провели цікавий експеримент. Маленького жучка-листоїда вагою лише 30—40 міліграмів помістили на центрифугу й почали крутити як космонавта. Навіть на слизькому скляному диску жучок непохитно тримався за швидкості 2000 обертів на хвилину. Як з’ясувалося, стійкість пояснюється особливою будівлею «підошов» його лапок і залозами, що виділяють клейкий секрет.

Таку дивовижну «стійкість» демонструють і інші комахи, приміром, клопи. Сегменти їхніх лапок вкриті волосинками з еластичними підкладками. На шорсткій поверхні клоп використовує маленькі гачечки, а на гладкій — сплющені дрібні волосинки, змащені секретом, що містить жир.

Вчені з Тюбінгена досліджували будову десятків таких прикріпних систем сотень видів комах. Створено банк даних, який містить близько 5 тис. ілюстрацій. Серед об’єктів дослідження були прикріпні органи мух, що дозволяють їм утримуватися на різноманітних типах поверхонь, у тому числі й «униз головою», фіксатори крил у клопів і жуків, фіксатори тазиків у цикад тощо. Зараз учені намагаються не тільки зрозуміти будову прикріпних органів, а й деталі їхньої роботи на мікроскопічному рівні. Це дозволить створити таким самим чином улаштовані поверхні для застосування в техніці.

Про те, наскільки цей напрям перспективний, свідчить, зокрема, і той факт, що міністерство науки Німеччини включило проект у низку пріоритетних з біоніки — галузі, яка займається використанням конструктивних і функціональних принципів біологічних систем у техніці.

Результатами досліджень уже зацікавилися практики. Такі фірми, як «Даймлер—Крайслер», «ЗМ», «Континентал», і раніше зверталися до тюбінгенських фахівців за експертизою при створенні поверхонь чи матеріалів із певними адгезивними властивостями (адгезія — злипання різнорідних твердих або рідких тіл при зіткненні їхніх поверхонь). Та найцікавішими для них виявилися системи, які зберігають високий коефіцієнт тертя на мокрих і промаслених поверхнях. Комахи з їхніми певним чином структурованими «підошвами» лапок можуть слугувати багатим джерелом ідей, приміром, при розробці автомобільних шин.

Дослідження німецьких учених можуть бути використані не тільки при створенні авто, а й, скажімо, у такій далекій від машинобудування галузі, як захист рослин. Адже одне із завдань проекту — зрозуміти, на яких поверхнях прикріпні органи комах відмовляють. Знаючи це, можна спробувати культивувати сорти рослин, на чиїх стеблах і листі шкідники не зможуть втриматися. А уявіть собі вікна чи люстри, якими не зможуть вештатися мухи, — мрія господині!

Про ці надзвичайні дослідження повідав керівник групи з Тюбінгена, наш співвітчизник, молодий учений із Києва Станіслав Горб, до речі, людина неординарна та різнобічна. Ось думки про його роботу лише двох усесвітньо відомих учених. «Його дослідження сприяють розширенню знань в галузі біології і допомагають знайти шлях до технічних нововведень», — вважає Вернер Нахтігаль, засновник біоніки й технічної біології, професор університету Заарбрюкен (Німеччина). «Ваша робота, — пише професор Джордж Болл, один із найвідоміших північноамериканських ентомологів, — є взірцем ретельності, майстерності й захоплення, викликає бажання брати з Вас приклад». А ось що розповів про себе сам пан Горб у розмові з кореспондентом «ДТ».

— Станіславе, мало кому з вітчизняних учених вдалося в настальки короткі терміни домогтися таких високих результатів. Що це — неймовірне везіння, щасливий збіг обставин?..

— Інколи мені справді здається, що весь ланцюг подій став можливим з волі випадку. Мої батьки — прості люди, які працювали на землі з рослинами й тваринами. З дитинства мені доводилося допомагати їм, а робота в полі — теж своєрідний науковий процес із своїми завданнями, методами, експериментами. Можливо, відкриття цілого складно влаштованого світу на одному квадратному метрі землі й спонукали до пошуків цілого світу, не менш складного, на поверхні комах. Лікарські рослини збирав і розрізняв уже з молодших класів школи, трохи пізніше збирав метеликів і бабок, знання їхніх видів уже з перших курсів університету дозволило серйозно зайнятися наукою. В університеті мені дуже пощастило з учителями. Я потрапив на кафедру зоології, де тоді викладали Г.Щербак, Д.Царичкова, Ю.Вервес, які зуміли свою захопленість наукою передати студентам. Перші кроки самостійних досліджень були підтримані Л.Францевичем, який і запропонував тодішньому першокурснику розглянути уважніше зчленування голови із шиєю у бабок.

Це настільки мене зацікавило, що в 1991 р. (у 25 років. — Т.Г.) я захистив кандидатську дисертацію, де описав механізм фіксації голови у бабок. Ви ніколи не замислювалися, чому у бабки не відвалюється голова, коли вона, приміром, у польоті вдаряється об свою жертву? Виявляється, її голова прикріплена до тулуба не досить стабільно. Під час швидкого і маневреного польоту всі повороти голови контролюються чутливими волосками. Сама ж система зчеплення голови із шиєю — це дві поверхні, які дещо нагадують шевські щітки. При зіткненні вони немов «в’їжджають» одна в одну, пом’якшуючи удар.

Згодом я потрапив до групи Ф.Барта, відомого фахівця з біомеханіки мініатюрних біологічних систем, який працює у Віденському університеті. Мені запропонували кілька цікавих завдань, пов’язаних із чутливими органами, що виділяють павутиння в павуків. Та мені хотілося продовжити дослідження прикріпних структур комах. Спроби знайти підтримку в міжнародному науковому співтоваристві увінчалися успіхом 1995 року, коли інститут Макса Планка в Тюбінгені запропонував розвити цю тему в рамках дворічного проекту. 1999 р. я організував самостійну робочу групу, до складу якої увійшли фахівці-біологи, фізики, хіміки, матеріалознавці. Результати нашої роботи побачили світ у трьох книжках, виданих у Німеччині та Голландії, а також у десятках наукових статей, моїй докторській дисертації.

— Кажуть, крім науки, у вас є ще одна пристрасть — живопис, яким ви займаєтеся цілком професійно: розробляли ілюстрації для книжки із зоології, проводили персональну виставку акварелей.

— Майже весь час у мене займає робота. А той, що залишається, я намагаюся витрачати на своє найсерйозніше захоплення — живопис. Якщо вдасться, люблю пограти в настільний теніс, бадмінтон, сходити в кіно, з’їздити з друзями на природу. Майже завжди слухаю музику — від класики до джазу й року.

— А книжки? Ваші роботи викликають асоціації з науковою фантастикою. Не захоплюєтеся?

— На читання книжок часу залишається дуже мало — в основному перед сном чи в дорозі. Та якщо вже й випадає хвилинка, то віддаю перевагу тим книжкам, у яких смисл не лежить на поверхні — це Курт Воннегут, Тетяна Толстая. З фільмів люблю радянську класику (Рязанова, Гайдая), із задоволенням дивлюся сучасні голлівудські повнометражні мультфільми, де тривимірна комп’ютерна графіка доведена майже до досконалості реальності.

— Не збираєтеся повернутися до Києва?

— Звичайно, дім завжди залишається домом, і туди завжди буде тягти. Та для людини ще дуже важлива і його справа. Поки що ці дві речі неможливо об’єднати в одному місці. Наука, якою я займаюся, вимагає досить великих інвестицій, на що в НАНУ сьогодні немає коштів. Якщо коли-небудь нормальне фінансування науки в Україні стане можливим, із величезним задоволенням не тільки повернуся до Києва, а й постараюся передати наступним поколінням українських учених багаж знань і практичних навичок, зібраних у кращих європейських лабораторіях. Отже, сподіватимемося на краще.