壁虎脚趾上的秘密

2022-05-30 19:10朱崇恺
知识就是力量 2022年9期
关键词:范德华刚毛角蛋白

朱崇恺

 在同步加速器显微镜中得到的壁虎脚趾刚毛示意图,绿色薄片代表角蛋白,灰色波浪线代表脂质分子

壁虎以脚具有特别的抓地力而闻名,这种“超能力”来自它们脚趾上的皮肤长有一套精密的黏附結构:极细极密的刚毛。美国国家标准与技术研究院使用同步加速器显微镜,发射高能X射线分析了这些刚毛的表面结构,发现它们被一层1纳米厚的防水脂质分子超薄膜包裹着。

脂质是疏水性小分子,它们可以推开刚毛下方任何的水分,使它们能够与物体表面更紧密地接触,更有助于壁虎保持对潮湿表面的抓地力。刚毛本身由角蛋白构成,类似于人类头发和指甲中的角蛋白。研究表明,角蛋白纤维沿刚毛方向排列,这可能有助于它们抵抗磨损。

壁虎脚趾上的刚毛很灵活,其末端与攀爬表面紧密地接触,两种材料中的电子相互作用,产生一种称为范德华力的吸引力。当需要移动脚时,壁虎会改变刚毛的角度,打断范德华力,从而迈出下一步。

很多产品深受壁虎脚趾抓地启发,包括具有刚毛状微结构的胶带。

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