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蜘蛛與其他“小野獸”尖牙利齒的秘方——重金屬

時間：2025-11-25 11:07:28 來源：骨軟筋酥網作者：時尚閱讀：438次

蜘蛛與其他“小野獸”尖牙利齒的秘方——重金屬
（神秘的地球uux.cn報道）據美國國家地理（撰文：CARRIE ARNOLD 編譯：曾柏諺）：蜘蛛與其他「小野獸」尖牙利齒的秘方──重金屬。新研究指出，蜘蛛重金這些生物在天然蛋白質里混入了鋅、其尖湛頭外圍女那個靠譜（電話微信189-4469-7302）湛頭外圍真實可靠快速安排銅等元素，牙利創造出相當耐用的秘方螫針、爪子以及大顎。小野獸
蜱蟲為了緊緊咬附在鹿身上，蜘蛛重金得先刺穿厚厚的其尖毛皮；切葉蟻可以輕易咬開堅韌的熱帶樹樹葉；而蝎子則能用尾巴將毒液注入比自己大上好幾倍的獵物體內。
這些超凡能力長期以來吸引著奧勒岡大學的牙利湛頭外圍女那個靠譜（電話微信189-4469-7302）湛頭外圍真實可靠快速安排物理學家羅伯特．斯科菲爾德（Robert Schofield）──這些小小生物哪來這么大的勁？
根據斯科菲爾德新發表在《科學報告》（Scientific Reports）期刊上的論文，答案就在它們工具的秘方原子結構上。
科學家早已知道某些無脊椎動物的小野獸大顎、尖牙以及螫針中含有鋅、蜘蛛重金銅、其尖錳等大量重金屬──在部分物種身上，牙利重金屬甚至能占到20%的秘方重量。然而，這些金屬與同樣存在于些部位中的堅韌蛋白質到底有什么關聯，卻始終成謎。
斯科菲爾德與同事在分子尺度下分析蛋白質與重金屬后，發現這些蛋白質內被織入一顆一顆金屬原子，創造出了一種既強韌又耐用的復合材料，他們將其稱之為「重元素生物材料」（heavy element biomaterials）。
「加入這些金屬來讓工具更加耐用，真的很酷。」并未參與此項研究的麻州圣十字學院生物學家斯蒂芬妮．克羅夫茨（Stephanie Crofts）說：「這篇研究說明了許多生物都有這項能力，而且可能比想像中還要常見。」
克羅夫茨補充說，這些「重元素生物材料」或許能啟發工程師創造更小的手機和更堅固的醫療設備等產品。
勝過生物礦物
想當然爾，動物早就演化出其他方法來制造堅硬的天然材料。這種被廣泛應用的方法稱為「生物礦化」（biomineralization），也就是當動物體內的蛋白質包覆住大型礦物結晶，形成像是骨頭或是某些貝殼等材質。骨頭是礦物（主要是碳酸鈣）與蛋白質的強大組合，它能提供動物作為骨骼所必需的彈性、延展性與耐壓性，且遠遠超出這兩種材質個別所能企及的程度。
但生物礦化作用有其極限──想想貝殼有多么易碎吧？斯科菲爾德說：「想用生物礦物來打造尖銳的東西，就好比是用磚頭來做把刀。」自1980年代末有只螞蟻緩緩爬過他辦公室的地板以來，斯科菲爾德一直在同一間辦公室研究無脊椎動物的大顎與爪子。
對于許多需要尖銳、堅固又耐用構造的無脊椎動物來說，「生物礦物」顯然不是它們要的答案。斯科菲爾德表示，好比對一只蝎子而言，一根破碎的螫針就等同一份死刑判決，也難怪它們另辟蹊徑了。
金屬與蛋白的強大復合材料
在最新研究中，斯科菲爾德和來自西北太平洋國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）以及奧勒岡州的同事，檢查了幾種螞蟻、蜘蛛、蝎子、軟體動物與剛毛蟲的身體結構。研究團隊打造了微型探針來檢測這些部位的力學性質，并以原子級的精度剖析觀察。
研究團隊發現，在這些無脊椎動物的身體部位，均勻遍布著鋅和錳等重金屬，這與骨骼或是其他生物礦物有所不同；含有金屬原子結構的蛋白質部位，也更加鋒利、耐磨損。重元素生物材料還有項能「節流」的優點：根據研究團隊計算，切葉蟻憑著這樣的金屬原子結構，在切割樹樹葉時可省下約60%的能量消耗。
斯科菲爾德的疑惑還沒有結束，比如從甲殼類到蜈蚣等不同類群的無脊椎動物間，這樣的天然堅韌材料是經過一次還是多次獨立演化而來？
克羅夫茨表示，這項發現也同時創造出人類工具新的可能。
舉例來說，工程師一直在想怎么樣才能打造出又小又牢靠的東西，像是智慧型手機，以及穿戴式醫療裝置（如胰島素泵）。
克羅夫茨說，如法炮制蛋白質與重金屬原子的排列方式來打造工具，就能讓產品更輕巧、堅固，還能應付日常使用，這又是一個「天然的尚好」的例子啦！

(責任編輯：焦點)

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