Ο τρόπος με τον οποίο ένα συγκεκριμένο είδος εντόμου που μοιάζει με σφήκα κόβει τα διάφορα φυτά θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στις σύγχρονες χειρουργικές τεχνικές.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Heriot-Watt μελέτησαν σχολαστικά τον τρόπο με τον οποίο τα θηλυκά σύμφυτα επιτυγχάνουν τόσο ακριβείς τομές όταν εναποθέτουν τα αυγά τους στον φυτικό ιστό.

Τα ευρήματά τους αποκαλύπτουν ότι το όργανο ωοτοκίας του εντόμου, γνωστό ως ωοαποθέτης, λειτουργεί ως βιολογικό παλινδρομικό πριόνι, διακρίνοντας ενστικτωδώς πότε πρέπει να κόψει και πότε να μετατοπίσει υλικό.

Είναι ζωτικής σημασίας ότι τα θηλυκά σύμφυτα πρέπει να διατηρήσουν το φυτό κατά την ωοτοκία. Μια μελέτη που αξιολογήθηκε από ομότιμους επιβεβαίωσε τη φυσική επιλεκτικότητά τους στην κοπή, αποτρέποντας έτσι τη δομική βλάβη στο φυτό-ξενιστή

Ο Δρ Verdaguer Mallorquí δήλωσε: «Ανακαλύψαμε κάτι αξιοσημείωτο – έναν μηχανισμό κοπής που ουσιαστικά σκέφτεται από μόνος του.

«Το όργανο ωοτοκίας των σύμφυτων μπορεί να κόψει τον μαλακό φυτικό ιστό, αλλά αποφεύγει αυτόματα τα σκληρά εσωτερικά «σωληνάκια» του φυτού, συμπεριλαμβανομένων των σωλήνων που μεταφέρουν νερό και θρεπτικά συστατικά.

Αυτό εξασφαλίζει την επιβίωση του φυτού και χρησιμεύει ως πηγή τροφής για τις προνύμφες που προέρχονται από τα αυγά.

Αυτή η επιλεκτική κοπή πραγματοποιείται αποκλειστικά μέσω της γεωμετρίας και της σύνθεσης των δοντιών που αλληλεπιδρούν με τις διαφορετικές ιδιότητες των υλικών του φυτού – χωρίς αισθητήρες ή υπολογιστές, αλλά μάλλον με μια κομψή μηχανική που έχει τελειοποιηθεί από εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης».

Η ερευνητική ομάδα μεγέθυνε τον μηχανισμό κοπής της σφήκας 400 φορές και τον δοκίμασε σε υλικό που μιμείται τον ανθρώπινο ιστό.

Διαπίστωσαν ότι το σύστημα λειτουργούσε με παρόμοιο «ανώτατο όριο τάσης», μετατοπίζοντας τα μέρη κάτω από αυτό το όριο.

Ο καθηγητής Marc Desmulliez εξηγεί: «Αυτή η ανακάλυψη έχει βαθιές πιθανές επιπτώσεις στην χειρουργική πρακτική.

Τα σημερινά χειρουργικά εργαλεία συχνά δυσκολεύονται σε πολύπλοκες επεμβάσεις. Οι χειρουργοί συχνά εργάζονται σε περιβάλλοντα γεμάτα αίμα, όπου η ορατότητα είναι κακή και ο κίνδυνος τυχαίας κοπής ζωτικών δομών είναι υψηλός.

Ένα χειρουργικό εργαλείο βασισμένο σε αυτόν τον φυσικό μηχανισμό θα μπορούσε να αποφεύγει ενστικτωδώς κρίσιμους ιστούς, ενώ θα έκοβε με ακρίβεια όπου χρειάζεται – ουσιαστικά παρέχοντας στους χειρουργούς ένα εργαλείο που βοηθά στην αποφυγή λαθών.

Τώρα χρειάζονται περαιτέρω πληροφορίες από τους χειρουργούς, αλλά αυτός ο νέος μηχανισμός έχει συναρπαστικές προοπτικές».

Η διεθνής ομάδα επιστημόντων της οποίας τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Bioinspiration and Biomimetics χρησιμοποίησε προηγμένη ηλεκτρονική μικροσκοπία και τρισδιάστατη απεικόνιση για να αποκωδικοποιήσει την ακριβή γεωμετρία των δοντιών κοπής των σύμφυτων.

Ανακάλυψαν ότι οι μικρές οδοντώσεις συνεργάζονται με τις μεγαλύτερες προεξοχές για να δημιουργήσουν την επιλεκτική κοπή.

Πηγή: Independent