不会掉下来的吸盘

时间:2019-12-19 12:29 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

不会掉下来的吸盘

用激光扫描共聚焦显微镜对吸力器官成像。信贷:维克多?康

网翅摇蚊的水生幼虫有一种独特的能力,可以利用超强的吸力器官在急流的岩石上自如地移动。强大的现代成像技术已经揭示了这些器官复杂的结构细节,提供了一种深入了解它们是如何可靠地工作的方法。研究结果发表在《华尔街日报》上

BMC动物学

,可能有助于更好的人造吸盘的发展,这些吸盘在各种各样的表面上都表现良好。

这些幼虫有能力迅速地脱离并重新附着在水下岩石上,这些岩石位于湍急的高山河流中,流速可达每秒3米。它们高度分化的吸力如此强大,只有超过自身体重600倍的力才能将它们分离。在如此湍急的水流中,它们不会受到伤害,因为竞争者或捕食者不太可能在这种充满挑战的环境中生存下来。

“幼虫生活的河水的力量绝对是巨大的,它们用吸力器官以惊人的力量附着自己。剑桥大学动物学系博士生、论文第一作者维克多·康(Victor Kang)说。“它们一点也不介意极端的水流速度——我们看到它们在各个方向进食和移动。”

研究人员发现,一个由特定肌肉控制的中央活塞用来产生吸力,使每个幼虫与岩石表面形成一个非常紧密的密封。密集排列的微小毛发与岩石表面接触,有助于保持幼虫的位置。当它需要移动时,其他肌肉控制吸盘上的一个小缝隙,将吸盘打开,让吸力器官脱离。这是首次在任何生物系统中发现这种主动分离机制。

这项工作主要针对两种幼虫

Liponeura cinerascens

Liponeura cordata

-发现于奥地利因斯布鲁克附近阿尔卑斯河流中流速最快的地方。尽管只涉水到他们的膝盖,研究人员发现很难保持直立。他们在那里发现的幼虫在水下岩石上吃草,显然没有注意到向他们涌来的急流。

“经过数百万年的进化,这些自然结构得到了优化。我们希望向他们学习,创造出更好的工程产品,”主持这项研究的剑桥大学(University of Cambridge)比较生物力学专家沃尔特·费德勒(Walter Federle)博士说。

通过与德国Saarbrucken新材料研究所的同事合作,研究人员正在利用他们的发现开发“仿生”吸盘。目前的人工吸盘只能在光滑、清洁的表面上使用,比如汽车挡风玻璃或清洁室内设施。水栖网翅蚊幼虫生活在粗糙、肮脏的表面,但却能自如地四处走动。这种高度可靠的控制连接和分离具有许多潜在的工业应用。

费德勒说:“通过了解幼虫的吸力器官是如何工作的,我们现在设想出工程吸盘的一系列令人兴奋的用途。”“可能会有

医学应用

例如,允许外科医生移动脆弱的组织,或工业应用,如浆果采摘机,在那里

吸盘

可以摘水果而不压碎它们。”

水生

幼虫

一个多世纪以来,网翅蠓一直吸引着昆虫专家。它们的吸力器官有着昆虫有史以来最高的附着强度。利用扫描

电子显微镜

通过共聚焦激光扫描显微镜和x射线计算机微断层扫描(micro-CT),本研究揭示了吸力器官的三维内部结构,并为其功能提供了新的见解。

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