蜥蜴送给人类的灵感

2020-12-29 11:54:26 风流一代·经典文摘 2020年12期

段丞昊

如果随便问一个人,地球上哪种动物最像恐龙,那么这个人的回答里很可能会有蜥蜴。尽管蜥蜴长着一副“凶恶”或者不太好看的外表,但它们一点也不凶猛,相反,它们甚至更怕人类。

蜥蜴除了在漫画或电影里充当大反派之外(如地底蜥蜴人或外星蜥蜴人等等),它们其实还具有各种各样的能力。而且,蜥蜴也早已跟人类紧密联系在了一起。下面,我们将简单地了解一下蜥蜴一些不同寻常的能力,以及见识一下它们与人类的羁绊。

壁虎的爬墙术与太空壁虎爪

壁虎是一种中小型的蜥蜴,体长4厘米~40厘米之间。它们在温暖的丛林和沙漠等地都有分布,我们可以在全世界的热带及亚热带地区的居民家里发现它们。提到壁虎,除了它的“断尾”逃跑能力之外,就是它那常见却又超凡的爬墙能力。

根据目前的调查研究,壁虎可以在任何性质的表面上进行攀爬,或者可以说是不容易从墙上掉下来。壁虎之所以具有如此强大的爬墙能力,这是因为壁虎的脚趾上一共有10亿条左右的微小且特殊的纤毛,这些纤毛允许壁虎利用范德华力吸附在墻壁上。范德华力产生于分子或原子之间的静电相互作用,我们在日常生活中利用少量的水进行粘贴,其利用的原理就是范德华力。

受到壁虎的启发,美国宇航局的科学家开发出了一种名为“太空壁虎爪”的设备,它可以在失重的环境中轻松地抓住任何物体。太空壁虎爪的外形是简单的正方形,只有手掌大小,不过其表面上布满特殊的纳米级绒毛,正如壁虎的脚趾那样,科学家们只需轻轻地把它贴近物体,它就能紧紧地吸在上面;轻微平移一下(需要特殊装置的帮助,不过只需轻轻一按),太空壁虎爪又能轻松释放被抓紧的物体。目前,太空壁虎爪已经完成不下3万次的测试,其中还证明了它能拉动300千克的机器人。太空壁虎爪只差在高水平辐射和极端温度的环境中测试了。科学家计划将来利用太空壁虎爪在太空中搬运物品和清理太空垃圾。

救命的蜥蜴毒

你或许已经知道一些蜥蜴具有毒性,这是事实,不过即使是毒性最强的科莫多巨蜥和吉拉巨蜥等,它们都无法毒杀人类。相反,它们的毒液却是一些病人的救命稻草。

科莫多巨蜥主要栖息在印度尼西亚的科莫多、林卡岛和布鲁姆等岛屿当中。成年科莫多巨蜥约重70千克,体长在2.29~2.59米之间,皮肤呈土色、暗绿色或黑色。如果你的手指被科莫多巨蜥给咬了,会迅速地肿胀起来,并且会不断地流血,这是因为科莫多巨蜥的毒液有某种抗血凝剂;你会感觉手指非常疼,然后这股疼痛会迅速蔓延至肘部,不过你不用担心会被毒死,而你更需要的是及时止血。也正因科莫多巨蜥的毒液具有抑制血液凝固的功能,如今,科学家正利用稀释了的科莫多巨蜥毒作为一种血液稀释剂,来治疗血栓的形成,从而预防紧急情况中的中风和心脏病发作。

另一种毒蜥蜴——吉拉巨蜥,生活在美国的西南部和墨西哥的西北部地区,体重通常在350~700克之间,体长则在26~36厘米之间,皮肤上有着奇异的土黄色和黑色花纹。以前,吉拉巨蜥在当地被认为是能毒死人的怪物,而如今,吉拉巨蜥毒死人的故事被证实是一个谣言,而且吉拉巨蜥还成为了Ⅱ型糖尿病病人的福星。科学家利用吉拉巨蜥的毒液制作出了一种能够治疗Ⅱ型糖尿病的注射药物——“艾塞那肽”。

除了这两个蜥蜴毒的应用,更多源自蜥蜴毒的药品正在路上。

智能变色皮肤

谈到了“变色”这一能力,我们就不得不提蜥蜴中的变色龙。目前一共有202种变色龙被发现,它们颜色各异,并且其中大部分的变色龙具有改变自己肤色的能力。变色龙生活在温暖的环境中,其中就包括沙漠和雨林等地。

变色龙的变色作用经常被误认为是为了进行伪装和狩猎,实际上,变色龙的变色主要为了进行社交、响应环境温度以及躲避猎食者等。例如栖息在沙漠中的纳马夸变色龙,它的皮肤在寒冷的凌晨时变黑,以吸收更多的热量从而保证体温;而在炎热的白天,它的皮肤颜色则会变浅,以避免体温过高。又如只栖息在南非的史密斯小变色龙,它会主动地改变自己的肤色,完美地融入环境,从而躲避鸟和蛇(变色龙是冷血动物,不会被蛇的“体温探测器”探测到)的捕食。

科学家发现,变色龙的变色主要依靠两种机制,其中一种是通过改变细胞器色素在皮肤中的分散而改变肤色;另一种则利用皮肤内含有鸟嘌呤纳米晶体的晶格层来改变肤色,这层晶格层能够控制纳米晶体间的距离,来调控皮肤反射光和吸收光的波长,纳米晶体间的距离越大,皮肤就会反射波长越长的光。那么这两种机制是如何结合在一起的?就拿变色龙的绿色来说,首先,皮肤细胞器中的黄色色素会分散在皮肤各处,与此同时,晶体层反射蓝光(蓝色),黄色加上蓝色,这样皮肤就变成了绿色(根据颜色的减色法)。

依据变色龙的变色原理,科学家们发明出了能够根据环境需要而变色的光子晶体智能皮肤。这种光子晶体智能皮肤能随着环境温度的变化,在不改变自身形状和大小的条件下自动调节自己的颜色。科学家计划在未来将这种智能皮肤用于伪装、化学传感和防伪标签等领域。

无手胜有手

变色龙的舌头也不可让人忽视,它们在捕食的时候,舌头在接触猎物的一瞬间,与猎物的接触面会一下子向内坍缩,从而把猎物“吸住”。挪威奥斯陆大学的科学家受此启发,发明出了没有“手指”的机械手。这只机械手顶端的硅袋能像变色龙的舌头那样迅速向内坍缩,然后迅速且稳稳地吸住眼镜、手机和咖啡杯(从把手)等物品。

另外,蜥蜴的伟大之处不仅在于它们能启发诸多应用,它们还是防害虫小能手,例如本文提到的壁虎和变色龙,它们都以飞蛾、苍蝇和蟑螂等昆虫为食,所以,如果你在家里见到了壁虎,这其实是一件好事。

(刘谊人摘自《大科技》2020年第8期)