Alcune specie di serpenti strisciano sul terreno, mentre altri si arrampicano sugli alberi, tuffati nella sabbia o scivola sull'acqua. Oggi, gli scienziati riferiscono che la chimica superficiale delle scaglie di serpente varia tra le specie che affrontano questi diversi terreni. I risultati potrebbero avere implicazioni per la progettazione di materiali durevoli, così come i robot che imitano la locomozione del serpente per attraversare superfici che altrimenti sarebbero impraticabili.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati alla riunione di primavera dell'American Chemical Society (ACS).

La ricerca è iniziata come una collaborazione con il Woodland Park Zoo di Seattle, spiega Tobias Weidner, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. Uno dei biologi dello zoo ha detto a Weidner che non si sapeva molto sulla chimica delle superfici dei serpenti. "I biologi in genere non hanno tecniche in grado di identificare le molecole sullo strato più esterno di una superficie come una scaglia di serpente, " dice. "Ma io sono un chimico, uno scienziato delle superfici, quindi ho sentito di poter aggiungere qualcosa al quadro con i metodi del mio laboratorio".

In quel progetto iniziale, i ricercatori hanno scoperto che i serpenti di terra sono ricoperti da uno strato lipidico. Questo strato oleoso è così sottile, solo uno o due nanometri, che nessuno lo aveva notato prima. Il team ha anche scoperto che le molecole in questo strato sono disorganizzate sulle squame posteriori del serpente ma altamente organizzate e densamente impacchettate sulle squame del ventre, una disposizione che fornisce lubrificazione e protezione contro l'usura.

"Alcune persone hanno paura dei serpenti perché pensano che siano viscidi, ma i biologi dicono loro che i serpenti non sono viscidi; sono secche al tatto, " dice Weidner. "È vero, ma è anche non vero perché su scala nanometrica abbiamo scoperto che in realtà sono unti e viscidi, anche se non puoi sentirlo. Sono "nanoslimosi"."

Nel nuovo studio, il team ha voluto scoprire se questa chimica superficiale nanoviscosa differisce nelle specie adattate a vari habitat, dice Mette H. Rasmussen, uno studente laureato che presenta gli ultimi risultati alla riunione. Sia Weidner che Rasmussen sono all'Università di Aarhus in Danimarca.

Lavorando con pelli di recente caduta, Rasmussen ha confrontato la chimica superficiale del suolo, albero e serpenti di sabbia. Ha usato la spettroscopia laser e una tecnica di microscopia elettronica che sonda la chimica della superficie espellendone gli elettroni con i raggi X. Il progetto era una collaborazione con Joe Baio, dottorato di ricerca, all'Università statale dell'Oregon; Stanislav Gorb, dottorato di ricerca, alla Kiel University e ricercatori del National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti.

Rasmussen ha scoperto che il serpente degli alberi ha uno strato di molecole lipidiche ordinate sul ventre, proprio come il serpente di terra. Ma il serpente di sabbia, che si tuffa nella sabbia, ha uno strato lipidico ordinato sia sul davanti che sul retro. "Dal punto di vista di un serpente, ha senso, ", dice. "Vorresti avere questa riduzione dell'attrito e resistenza all'usura su entrambi i lati se sei circondato dal tuo ambiente invece di muoverti solo attraverso di esso". i ricercatori vogliono scoprire da dove provengono i lipidi e osservare le variazioni tra altre specie di serpenti, compresi quelli che vivono nell'acqua. Vorrebbero anche identificare i lipidi, sebbene Weidner sospetti che la composizione chimica dello strato lipidico sia meno importante dell'organizzazione e della densità delle molecole lipidiche che contiene.

Il lavoro potrebbe avere ampie applicazioni. "La locomozione strisciante di un serpente richiede un contatto costante con la superficie che sta attraversando, che pone requisiti rigorosi per l'attrito, usura e stabilità meccanica, " Dice Rasmussen. Imparare come i serpenti mantengono l'integrità della loro pelle quando incontrano rocce taglienti, la sabbia calda e altre sfide potrebbero aiutare nella progettazione di materiali più durevoli.

Inoltre, dicono i ricercatori, più gruppi stanno sviluppando robot che imitano la locomozione strisciante o laterale di un serpente e, a differenza dei robot con ruote, possono quindi affrontare terreni difficili come ripidi, pendii sabbiosi. Questi gruppi hanno recentemente iniziato a prendere in considerazione la microstruttura delle scaglie di serpente, note di Rasmussen, ma anche la chimica della superficie delle bilance è fondamentale per le loro prestazioni. Riunire questi campi potrebbe un giorno portare a robot simili a serpenti in grado di aiutare nelle operazioni di salvataggio o liberare un rover marziano bloccato nella sabbia, lei dice.