För bläckfisk och bläckfisk, Att omedelbart ändra sin hudfärg och mönster för att försvinna in i miljön är bara en del av deras kamouflagekunskap. Dessa djur kan också snabbt och reversibelt förvandla sin hud till en texturerad, 3D yta, ge djuret en trasig kontur som efterliknar tång, korall, eller andra föremål som den upptäcker och använder för kamouflage.

Denna vecka, ingenjörer vid Cornell University rapporterar om deras uppfinning av töjbara ytor med programmerbar 3D-texturmorphing, ett syntetiskt "kamouflerande skinn" inspirerat av att studera och modellera den äkta varan i bläckfisk och bläckfisk. Ingenjörerna, tillsammans med samarbetspartner och bläckfiskbiolog Roger Hanlon från Marine Biological Laboratory (MBL), Woods Hole, rapportera om deras kontrollerbara mjuka manöverdon i 13 oktober-numret av Vetenskap .

Leds av James Pikul och Robert Shepherd, lagets pneumatiskt aktiverade material tar en signal från 3D-bulorna, eller papiller, att bläckfisk kan uttrycka sig på en femtedels sekund för dynamiskt kamouflage, och dra sedan tillbaka för att simma iväg utan att papillerna utsätter hydrodynamiskt motstånd.

"Många djur har papiller, men de kan inte dra ut och dra tillbaka dem omedelbart som bläckfisk och bläckfisk gör, säger Hanlon, som är den ledande experten på dynamisk kamouflage av bläckfisk. "Dessa är mjuka blötdjur utan skal, deras primära försvar är deras morphing hud."

Papiller är exempel på en muskulär hydrostat, biologiska strukturer som består av muskler utan skelettstöd (som människans tunga). Hanlon och medlemmar av hans laboratorium, inklusive Justine Allen, nu vid Brown University, var de första som beskrev strukturen, fungera, och biomekanik för dessa morfande 3D-papiller i detalj.

"Frihetsgraderna i papillsystemet är verkligen vackra, Hanlon säger. "I den europeiska bläckfisken, det finns minst nio uppsättningar av papiller som kontrolleras oberoende av hjärnan. Och varje papill går från en lägenhet, 2D-yta genom ett kontinuum av former tills den når sin slutliga form, som kan vara koniska eller som trilober eller en av ett dussin möjliga former. Det beror på hur musklerna i hydrostaten är ordnade." Ingenjörernas genombrott var att utveckla syntetiska vävnadsgrupperingar som möjliggör programmerbara, 2D-töjbara material för att både förlänga och dra in en rad 3D-målformer.

"Ingenjörer har utvecklat många sofistikerade sätt att kontrollera formen på mjuka, töjbara material, men vi ville göra det på ett enkelt sätt som var snabbt, stark, och lätt att kontrollera, " säger huvudförfattaren James Pikul, för närvarande biträdande professor vid avdelningen för maskinteknik och tillämpad mekanik vid University of Pennsylvania. "Vi drogs av hur framgångsrika bläckfiskar är på att ändra sin hudstruktur, så vi studerade och hämtade inspiration från musklerna som gör att bläckfiskar kan kontrollera sin struktur, och implementerade dessa idéer till en metod för att kontrollera formen på mjuka, töjbara material."

"Detta är ett klassiskt exempel på bioinspirerad ingenjörskonst" med en rad potentiella tillämpningar, säger Hanlon. Till exempel, materialet kan kontrolleras omvandlas för att reflektera ljus i dess 2D-utrymmen och absorbera ljus i dess 3D-former. "Det skulle ha tillämpningar i alla situationer där du vill manipulera temperaturen på ett material, " han säger.

Bläckfisk och bläckfisk uttrycker endast papiller för kamouflageändamål, Hanlon säger, och inte för rörelse, sexuell signalering, eller aggression. "För snabb simning, djuret skulle gynnas av slät hud. För sexuell signalering, den skulle inte vilja se ut som en stor gammal vårta; den vill se attraktiv ut, som en cool kompis. Eller om den ville föra ett slagsmål, papillerna skulle inte vara en bra bild att sätta in i kampen. Signal, per definition, måste vara mycket iögonfallande, entydiga signaler. Papillerna skulle bara göra det tvärtom!"