章鱼吸盘的秘密

章鱼吸盘的秘密

章鱼的吸盘上到底隐藏着多少秘密呢？图片来源：shutterstock

章鱼的吸盘非常神奇。它们能够各自独立地移动和抓握物体；还能“尝”出周遭水的味道；而且即使是在水下的粗糙表面上也能制造密闭的真空。而且许许多多潜水者，生物学家以及大胆的食客都能作证，这些小小的吸盘真的很有力气。

这令人十分惊奇，尤其是知道了这些吸盘的组织在柔软程度上接近水母组织以后。不过我们其实对于构成这些神奇吸盘的物质实在所知甚少。

最近的一项深入研究揭示了章鱼吸盘的部分秘密。先前的研究已经揭示了章鱼吸盘的解剖结构，主要是依靠顶端的空腔和柔软的侧边来制造压力（差）来形成密闭的真空。然而新的研究表明，小吸盘之中隐藏着一些令人惊奇的秘密。

去年秋季，意大利里窝那（Livorno）的科学家向当地渔民购买了一大批普通章鱼（Octopus vulgaris）。科学家们从死去的章鱼身上切下吸盘，放到显微镜下和显微CT（微计算机断层扫描技术microcomputed tomography）之中进行观察。他们发现吸盘的侧面和边缘生长着细小的同轴排列的纤维丛，这正是在水底凹凸不平的表面上制造密闭真空的关键所在。

而吸盘的上层结构同样布满了沟槽，这有可能同样有助于制造——以及保持——有效的密闭真空。研究报告于去年底发表于开放期刊《英国皇家学会学报：界面》（Journal of the Royal Society: Interface）。

你们这些坏人，为什么要研究我的吸盘？！收起来不给你们看了...图片来源：wetwebmedia.com

这项新发现“将为新一代附着型设备（例如粘性机器人）的研发提供一条路径”，论文作者写道。（受到章鱼吸盘的启发，有些研究者已经开始用3-D打印制造类似结构的吸盘了。）“模仿章鱼吸盘组织的人工材料对于设计新型人造吸盘将是至关重要的。”

然而，我们制造人工吸盘的努力到目前为止还没有任何进展。

科学家们研究了用来制造模仿章鱼的软性机器人的三种不同材料。这三种材料都是光滑的，缺乏真正的章鱼吸盘所具备的对于紧密结合至关重要的皱纹。

除了对吸盘表面形状的研究之外，科学家们还用一种叫做微压痕单元的微力测试仪器（这种仪器通过一个弹簧推动物体来测量其弹性和硬度）检测了其在压力下的弹性。

吸盘（即所谓漏斗状器官infundibulum）的侧面和边缘都非常粘滑，和章鱼腕足的其他部分很相似（不过还不是最有弹性的组织，还比不上诸如人类皮肤，以及我们的心脏瓣膜）。而章鱼吸盘的顶端（叫做吸盘突起acetabular protuberance）则比吸盘其他部分僵硬得多。（这里能够经受得住3.4微牛顿的压力——而边缘则能经受7.4微牛顿）。这个部位的僵硬是在局部产生低压，从而（在宏观上）产生粘性的关键。

但是在压力之下，两种组织都会变硬，这也有助于当章鱼吸盘接触某一表面时牢固地抓握。而反观另一方面（或者说另一条“腕足”），人工制造的材料，基本上无法在不同压力下改变自身的弹性。

章鱼桑，您能好怎呀？图片来源：all-that-is-interesting.com

对于这些组织的表面及其弹性的进一步深入研究将有可能帮助我们研发出更加高效的软体机器人。例如，章鱼吸盘硬的顶端部分含有相当多的结缔组织。尽管还不知道确切的原因，研究者们假设，这可能有助于章鱼“保存弹性能量，以便长时间不依靠肌肉收缩而保持附着力”——这个功能将能够节约大量能源。

然而在得出成果之前，这种令人着迷的头足纲动物的吸盘仍然将是工程学上的又一个难解之谜。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c1c69fd65ef7ba0d4a733b8b.html