Při jejich posuzování je třeba vzít v úvahu univerzální evoluční pravidlo: žádný bodný nástroj vyskytující se v přírodě není nejlepší ve všem. V nejnovější studii se vědci zaměřili na posouzení jejich odolnosti a účinnosti při propichování. Co zjistili?.

Ať už se jedná o kly, tesáky, zobáky, drápy či žihadla, všechny tyto „bodné nástroje“ přírody se snaží balancovat mezi odolností a schopností propíchnout povrch. Vítězný tvar tak nemůže být jen jeden. Vědecký tým pod vedením evolučního mechanika Philipa Andersona z University of Illinois Urbana-Champaign zkoumal tvar 143 biologických bodných nástrojů, od impozantních sloních klů až po drobné reprodukční orgány samců štěnic, které vyžívají k propíchnutí samic při páření.

Odolnost versus účinnost

Mezi jimi studované nástroje patřily i kontroverzní „šípy lásky“. Jedná se o vápenité hroty, kterými šnečí hermafroditi druhu Bradybaena pellucida během páření probodávají tělo svého partnera. Šíp slouží k přenosu speciálního hlenového sekretu, který přenastavuje vnitřní prostředí příjemce, aby v jeho těle přežilo co nejvíce spermií od dárce a zvýšila se šance na oplodnění.

Zasažení tímto šípem je však pro plže vysoce toxické a destruktivní, výrazně jim to zkracuje délku života i celoživotní plodnost. Dále vědci zkoumali i jehlicovitá kladélka, prostřednictvím kterých parazitické vosy kladou vajíčka do jiných tvorů.

V rámci výzkum odborníci zjistili, že nejúčinnější pro maximální průnik jsou tenké a ostré hroty. Patří mezi ně žihadla vos a včel, jedové zuby hadů i reprodukční orgány pro traumatickou inseminaci, jako je tomu u štěnic.

Špička hrotu je extrémně špičatá, její hrany k sobě svírají velmi malý úhel, takže se veškerá síla při dotyku soustředí do mikroskopicky malé plochy. Díky tomu je tlak obrovský, takže hrot snadno pronikne povrchem při použití minimální síly.

Hrot je navíc dlouhý a tenký po celé své délce, díky čemuž tělo hrotu hladce projde hluboko do materiálu.

Žihadlo včely versus sloní kel

Nevýhodou těchto hrotů je jejich malá odolnost. Jsou extrémně náchylné k ohnutí, zlomení nebo otupení, pokud narazí na tvrdou překážku, například kost. Výhodné jsou tam, kde je potřeba rychlý zásah a hrot není vystaven vysokému tlaku při ohybu.

Oproti tomu největší trvanlivost a strukturální sílu prokázaly tlusté a mírně tupější hroty. Mezi ty patří například sloní kly, drápy šelem, rohy kopytníků či zuby žraloků a tesáky šelem. Mají širší základnu a tupější úhel špičky.

Díky tomu jsou vysoce odolné vůči zlomení, takže mají dlouhou životnost. Zvládnou enormní mechanické namáhání, ohyb i nárazy do tvrdých struktur, například při páčení, vyhrabávání kořisti či boji o teritorium.

Při jejich použití je ovšem k proražení materiálu zapotřebí mnohem větší síla a energie. V přírodě tedy neexistuje jeden jediný „dokonalý“ tvar. Nejúčinnější biologický nástroj je vždy ten, jehož tvar přesně odpovídá hustotě cílové tkáně a dostupné svalové síle daného živočicha.

Zdroj: Science News