Как устроена чешуя панголина

Чешуя панголина состоит из перекрывающихся кератиновых пластин, связанных с кожей. Защиту создаёт не только твёрдость материала: важны расположение соседних чешуек, слои внутри каждой пластинки и то, как они сопротивляются деформации и распространению трещины. Отдельные элементы образуют подвижный покров, который позволяет животному сгибать тело.

Как соседние пластины перекрывают друг друга

На общем снимке хорошо заметны края чешуек, лежащих подобно черепице. У каждой есть участок, связанный с кожей, и выступающая часть. Поэтому видимая наружная поверхность не показывает всю площадь пластинки.

В исследовании китайского и африканского древесного панголинов обнаружили сходный порядок расположения: вокруг каждой чешуйки соседние элементы образовывали шестиугольную схему. Одни частично прикрывали её наружную сторону, другие оказывались под ней. Это описание взаимного положения пластин, а не утверждение, что каждая имеет форму правильного шестиугольника.

Покров не сливается в один неподвижный щит. Связь отдельных элементов с кожей сохраняет возможность движения. При сворачивании животного наружу обращаются защищающие пластины; устройство целого покрытия и устройство одной чешуйки при этом остаются разными вопросами.

Что находится внутри чешуйки

Кератин — структурный белковый материал наружных тканей. Однако назвать состав недостаточно: одна и та же основа может быть организована в неодинаковые слои. Поэтому сходство чешуи с ногтем по материалу ещё не объясняет её механические свойства.

В работе с чешуёй китайского панголина выделили три крупные области по толщине пластинки. В них по-разному располагались перекрывающиеся кератиновые элементы, которые сами имели более тонкую слоистую организацию. Получилась система нескольких масштабов: целая чешуйка, крупные области внутри неё и составляющие их мелкие слои.

Такое устройство нельзя увидеть по блеску наружной поверхности. Для изучения внутреннего расположения материала исследовали специально подготовленные образцы. Их слои объясняют свойства пластинки лучше, чем сравнение с одинаковой гладкой металлической плиткой.

Увлажнение снижало твёрдость и прочность при растяжении, но повышало способность материала деформироваться. Направление изменений зависело от того, какой показатель проверяли.

Почему твёрдость не равна стойкости к трещине

Твёрдость характеризует сопротивление местному вдавливанию. Стойкость к разрушению описывает другую задачу: насколько трудно уже возникшей трещине продвигаться через материал. Эти свойства связаны, но не являются взаимозаменяемыми названиями прочности.

В исследовании африканского панголина использовали образцы с заранее подготовленной краевой трещиной и проверяли их при изгибе. После испытания повреждённые участки изучали оптическим и электронным микроскопами, а также объёмной рентгеновской съёмкой.

Трещина меняла направление в соответствии с расположением внутренних слоёв. Такой извилистый путь помогал сопротивляться разрушению. На результат влияли направление нагрузки и увлажнение: увлажнённые образцы показали большую стойкость к развитию трещины. Это свойство исследованного материала, а не доказательство полной безопасности живого животного при любом ударе.

Волосы и чешуя формируются по-разному

У панголина соседствуют обычные волосы и крупные чешуйки. Поэтому интерес представляет не только готовая пластина, но и различие тканей, из которых развиваются наружные структуры.

В исследовании малайского панголина сравнивали ткани волос на животе и чешуи на спине на двух этапах развития. Проверяли, какие белки присутствовали и как различалась работа генов. Между двумя типами ткани нашли много различий, включая показатели, связанные с созреванием клеток наружного покрова.

Такие данные помогают искать процессы образования чешуи. Но связь активности генов с типом ткани не доказывает, что один найденный ген полностью определяет форму или твёрдость каждой пластинки. Биохимическое сравнение дополняет изучение готового материала, а не заменяет механические испытания.

Что показывает внешний вид

У китайского панголина буроватые перекрывающиеся чешуйки сопровождаются волосами, а небольшой голове соответствует узкая морда. На фотографии можно рассмотреть общий покров, направление краёв и форму животного. По одному кадру нельзя определить расположение микроскопических слоёв или измерить сопротивление трещине.

В исследованиях участвовали разные виды и по-разному подготовленные образцы. Сохранять эти различия полезнее, чем приписывать всем панголинам одно постоянное число прочности. Пластины защищают благодаря сочетанию материала, внутренней организации и расположения на коже. Именно совместная работа этих уровней делает чешуйчатый покров особой частью устройства животного.