Bionieuws

Plant & Dier

Cactus weerhaakstekels haken in spiervezels

De stekels van de cactus C. fulgida (rechts) kunnen ieder een homp varkensvlees van een halve pond ophijsen (links). Foto: L. Brian Stauffer

Dezelfde biomechanische eigenschappen die ervoor zorgen dat cactusstekels makkelijk dierlijk weefsel kunnen binnendringen, maken het verwijderen ervan moeilijk. Dat schrijven Amerikaanse onderzoekers 20 november in Proceedings of the Royal Society B.

Passant
Cactusstekels hebben verschillende functies, zoals het beschermen van de plant tegen predatoren, schaduwvoorziening en het opvangen van water uit mist. Maar de stekels hebben ook een reproductieve functie. Wanneer een cactus aangeraakt wordt, verankeren de uitgespreide stekels zich in het vlees van de passant. Deze stekels haken zo goed vast dat een deel van de cactus vaak mee afbreekt en naar een nieuwe locatie wordt verplaatst, waar de cactus weer uitgroeit.

Kippenborst
De onderzoekers wilden weten hoe de stekelstructuur de werking van een stekel beïnvloedt. Ze onderzochten de fundamentele mechanica van het binnendringen van cactusstekels. Ook bekeken ze de microstructuur van verschillende cactusstekels en de invloed daarvan op het binnendringen en verankeren. De onderzoekers vergeleken stekels van verschillende cactussoorten met elkaar. Hiervoor werden de stekels getest in varkensschouders, huidloze kippenborst, en synthetische elastomeren van verschillende dichtheden. Bij ieder materiaal maten ze hoeveel kracht nodig was voor het binnendringen en verwijderen van de verschillende stekels.

Dakpannen
Onder een elektronenmicroscoop leken de cactusstekels verbazingwekkend veel op de stekels van stekelvarkens. Net zoals stekelvarkensstekels hebben cactusstekels door de overlappende weerhaken de aanblik van dakpannen. Deze weerhaken hebben precies de juiste grootte om zich vast te haken aan spiervezels van dieren, ontdekten de onderzoekers. Stekels zonder weerhaken hadden meer moeite om binnen te dringen, en waren makkelijker te verwijderen. Bij het binnendringen functioneren de weerhaken als kleine scherpe messen die de druk concentreren en ervoor zorgen dat dierlijk weefsel sneller breekt.

Variatie
Prestaties van de cactusstekels verschilden per soort. Zo was er significant meer arbeid nodig om de stekels van Opuntia polyacantha uit kippenborst te verwijderen. De stekels van Cylindropuntia fulgida bleken significant moeilijker te verwijderen uit varkensweefsel. Een enkele stekel van C. fulgida kon een homp varkensvlees van een halve pond ophijsen. Weerhaakstekels verwijderd uit kippenborst namen een laag dierweefsel mee. De weerhaakstekels verwijderd uit varkensvlees kwamen er schoon uit, maar misten enkele weerhaken, waarschijnlijk bleven deze achter in het vlees. De grote variatie tussen cactusstekels komt volgens de onderzoekers waarschijnlijk voort uit de diversiteit van ecologische functies van de stekels.

Dit artikel verscheen 1 december in Bionieuws 19.