Une chose est évidente :les yeux du papillon et la peau du serpent sont totalement différents. Des chercheurs de l'Université de Kiel ont examiné de plus près, cependant, et ont maintenant ramené les supposées « pommes et oranges » à un dénominateur commun. Ils ont ouvert un tout nouveau, vue comparative des surfaces biologiques à l'aide d'une méthode nouvellement développée, et se sont ainsi rapprochés de la solution du fonctionnement de ces surfaces. Dr Alexandre Kovalev, Le Dr Alexander Filippov et le professeur Stanislav Gorb de l'Institut zoologique de l'Université de Kiel ont publié leurs découvertes dans l'édition actuelle de la revue scientifique Physique appliquée A .
Une surface montre une réflexion de la lumière réduite, l'autre est hydrofuge et résistant à l'abrasion. Les surfaces du monde animal évoluent pour s'adapter à leur environnement et donner à l'animal qu'elles couvrent le plus grand avantage évolutif possible. Les scientifiques sont encore aujourd'hui perplexes quant à savoir exactement comment et pourquoi ces différentes structures se développent en détail.
Les recherches actuelles se penchent sur les nano-structures de surface en utilisant les dernières techniques de recherche. Normalement, nous nous limiterions à des comparaisons au sein d'espèces étroitement apparentées et examinerions simplement de petites zones de la surface, dit Gorb :« C'est pourquoi nous nous sommes demandé quelles différences structurelles peuvent être trouvées entre des espèces complètement différentes. nous avons changé la perspective typique de la biologie et avons abordé de plus grandes surfaces de diverses espèces. " Ces types d'études inter-espèces ou inter-matériaux des nanostructures sont courantes dans d'autres domaines techniques ou inorganiques. En biologie, cependant, cette méthode est complètement nouvelle, Gorb continue.
Ils ont eu l'idée des décorations dans le couloir de leur propre institut, où des images au microscope électronique à balayage d'yeux de papillon de nuit et de peau de serpent sont affichées. A un moment donné, le physicien théoricien Filippov a remarqué des similitudes entre les images, qui montrait les surfaces à une résolution de quelques millionièmes de millimètre. On pouvait voir des mamelons et des fossettes qui semblaient à l'œil humain suivre un certain schéma. En utilisant des méthodes normalement utilisées en cristallographie, les scientifiques ont finalement pu reconnaître les motifs particuliers qui distinguent les deux espèces. "La structure des yeux du papillon est parfaitement organisée. Les mamelons sont très ordonnés, et les directions préférées sont exposées dans l'organisation structurelle, " explique Kovalev, biophysicien et auteur principal de l'étude. Les scientifiques étaient déjà conscients de la stricte symétrie de la structure de l'œil. Cependant, le fait que cela va jusqu'au niveau nano et se répète sur toute la surface dans ce qu'on appelle des domaines, est une nouvelle découverte importante.
Alors quelle symétrie a la peau de serpent, qui à première vue semble similaire, peut-être encore plus parfaitement organisé ? "Par rapport à la structure de l'œil du papillon, la structure de la peau du serpent n'est pas organisée, " explique Kovalev. Il a poursuivi:"Si nous nous concentrons sur une fossette dans la peau, comme un mamelon dans l'oeil, nous ne voyons qu'un nuage diffus de fossettes supplémentaires dans les environs proches. Ni les directions particulières ni l'arrangement régulier ne peuvent être définis. Cette structure non organisée se poursuit sur toute la surface."
Par eux-même, ces découvertes sur la structure organisée de l'œil d'une part et la structure de la peau non organisée d'autre part ne sont pas particulièrement significatives. Mais en prenant le dénominateur commun, c'est-à-dire étudier les deux structures avec le même degré de résolution, il est possible pour la première fois de comparer des structures fondamentalement différentes, explique Gorb :« Cependant, le degré d'organisation « coïncidant » n'est pas une coïncidence, mais le résultat de l'évolution. Cela voudrait dire que l'organisation parfaite donne au papillon son incroyable vision nocturne, tandis que l'organisation imparfaite de la peau du serpent assure les meilleures propriétés de friction." Cela semble logique, quand on considère les lois de la physique, qu'une structure symétrique est nécessaire pour une bonne vision et que de bonnes propriétés de frottement nécessitent que l'ordre de surface au contact avec le sol soit le plus faible possible.
Si les chercheurs basés à Kiel avaient suivi les approches habituelles et comparé les serpents aux serpents et les mites aux mites, l'organisation des éléments au niveau nano n'aurait guère été considérée comme significative. "En comparant des espèces évolutives lointaines, nous voyons maintenant que la clé pour comprendre les fonctions de surface doit être juste au plus petit niveau. Chaque surface biologique est adaptée à son environnement, et ces adaptations se reflètent dans l'organisation de leurs plus petits éléments à un certain degré parfait ou imparfait, " conclut Gorb.
