果壳超强的——科学可以证明!|一周科技

见文末 / 2021-08-15 17:12:57

欢迎收看一周科技。本周你将看到:①果壳强韧的秘密;②人造“变色龙”;③数万年前的穴狮宝宝;④人生代谢曲线;⑤能快速止血的胶水。



 坚固果壳



吃到没有开口的开心果十分令人崩溃:这些小小的坚果外壳坚硬而强韧,绝不会被人轻易咬开。本周,一项研究揭开了开心果壳坚固的秘密:一切源于其中3D拼图般的细胞结构[1]。



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核桃与开心果壳,以及组成它们的细胞结构 | SEBASTIAN J. ANTREICH



研究者动用断层扫描、电子显微镜、原子力显微镜等多种方法,对核桃和开心果的壳进行了细致的分析。结果显示,这两种果壳都由“3D拼图结构”组成。每一块“拼图”都是长着厚厚细胞壁的死细胞,它们有很多复杂的凸起,和相邻细胞形成牢固的锁扣。每一个“拼图细胞”平均与14个邻近细胞勾在一起,彼此难以分离。




 
视频:果壳中彼此牢牢锁住的“拼图细胞” | Sebastian J. Antreich/Science Magazine



而在这两种壳中,开心果壳更加强韧,也更擅长吸收冲击。这是因为组成开心果壳的“拼图细胞”有更多凸起,并且会形成类似球形关节的锁扣。借鉴这种3D互锁结构,或者直接对废弃果壳进行加工,或许能制造出性能卓越的新型材料。



 人造“变色龙”



在本周《自然-通讯》的一项研究中,研究者展示了一只“机器变色龙”:它可以感知周围背景的颜色,并迅速改变“体色”,让自己融入背景[2]。




 
视频:边爬行边变色的“机器变色龙” | Seung Hwan Ko



在这里,机器人变色依靠的是热致变色液晶,这种材料的结构和色彩随着温度改变。液晶层下方整合了数层银纳米线制成的加热器,它们可以选择性加热液晶局部,从而呈现彩色花纹。“变色龙”的肚子上装有检测背景颜色的传感器,信号输送到控制系统,就可以通过加热器控制颜色的展示了。利用这种方法,可以在半秒内匹配环境颜色。



热致变色液晶本身并不是新鲜事物,不过这项研究提供了一种利用简单系统实现伪装效果的新思路。然而,这种变色伪装也有缺点,例如颜色效果会受到环境温度的影响。



 穴狮宝宝



穴狮(Panthera spelaea)是现代狮子的亲戚,但它们在1.3万年前就已灭绝了,因而可供研究的标本也十分有限——但现在,科学家找到了两头穴狮幼崽,其中一头连胡须都清晰可见[3]。



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连胡须都保存完好的穴狮幼崽,它生活在距今约2.8万年前 | Love Dalen



这头雌性穴狮幼崽被命名为Sparta,2017年被发现于西伯利亚的冻土中;次年,在相距15米的地方,人们又发现了一头雄性穴狮,命名为Boris。Sparta可能是目前保存最完好的冰河时期动物,毛发、皮肤、牙齿都保存完整,毛发颜色比Boris更深。研究发现,这两头穴狮幼崽死亡时只有1~2个月大。虽离得近,但它俩其实相差了上万年,Sparta来自约2.8万年前,Boris则生活在4.3万年前。



没有人知道两只小穴狮为何会在幼年夭折。它们的肋骨脱臼,头骨和身上的其他骨骼也有损伤,研究者认为这些不是捕猎者或食腐者造成的,而可能是滑坡等自然现象造成的。穴狮生活的时间恰逢地球冰期,冻土的覆盖让它们得以保存过上万年的时间,成为毛茸茸的木乃伊穴狮。



 人生代谢曲线



在本周《科学》的一项研究中,科学家们分析了人类一生不同阶段的代谢与能量消耗变化,并从中发现了与预想有所不同的规律[4]。



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代谢随着年龄而变——但变法和人们预想的不太一样 | pixabay



这项研究纳入了来自29个国家6421位被试的代谢实验数据,他们的年龄从8天到95岁不等。数据显示,小婴儿是真正的能耗大户:假如拉平体型差异,1岁婴儿的每日能量消耗会比成年人多50%。在出生后的第一年里,人的能量消耗迅速上升,接下来又缓慢下降,在20岁左右达到平稳的成年人水平。在20-60岁之间,人的能量消耗水平保持平稳——这样看来中年发福似乎也不能怪代谢变慢。接下来,能量消耗在老年时期又会缓慢下降。当老人达到90岁以上时,能量消耗大约比中年人少了26%。



代谢的变化规律可以帮助人们了解人类发育与衰老,并制定更合理的营养与健康策略。



 藤壶胶水



受藤壶的启发,研究者开发了一种新型的组织胶水:即使伤口被出血覆盖,这种胶水也可以在15秒内牢牢将组织粘住[5]。



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向藤壶学习做胶水 | pixabay



藤壶可以把自己牢牢粘在船底、岩石甚至鲸的身上。这些表面潮湿而且并不洁净,但藤壶的粘合却丝毫不受影响,这是因为它们会把粘合剂分散在排斥水的油性基质当中。研究者模仿藤壶,将粘合剂微粒分散到硅油当中制成了胶水。硅油可以“推开”血液,让粘合剂顺利地与组织表面形成交联,快速封住伤口、止住出血。动物实验显示,这种粘合剂可以快速止住肝脏出血,并且比现在市面上的止血剂起效更快。



这种“止血胶水”有望用于创伤急救,或者帮助凝血功能障碍患者快速止血。



参考文献

[1]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.210399

[2]https://www.nature.com/articles/s41467-021-24916-w

[3]https://www.mdpi.com/2571-550X/4/3/24/htm

[4]https://science.sciencemag.org/content/373/6556/808

[5]https://www.nature.com/articles/s41551-021-00769-y

作者:麦麦,窗敲雨

编辑:窗敲雨



本文来自果壳,未经授权不得转载.

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精选留言

Aries不打伞
怎么科学的夸自己。
可恶,被你装到了!

404 Website Not Found
我 夸 我 自 己
果壳:我很硬诶

Joe衡
我在果壳看果壳介绍果壳的果壳

对方正在学习...
毛茸茸的木乃伊穴狮......怎么回事,被可爱到了?!

琦宝
有个没开口的开心果,我用核桃钳子都没夹碎!现在它还完好无损我也不舍得扔

此宝🖤
夸自己这种事,ai怎么不吱声?假谦虚等我们夸是不是?

就是芸薹啦
我怀疑你在自夸并且证据确凿

菜菜鱼
藤壶超厉害的,我们用小刀撬很久都撬不开,可怜那些被它粘上的鲸鱼海龟们!

G
怀疑标题”果壳”夹带私货


我以为众所周知没开口的开心果只能放弃 咬开是绝不可能的

YK Woozie
不愧是你,果壳

黎夜
我在果壳看果壳研究果壳

🍒全能小美妞
开心果-壳 看成了 开心-果壳

XI
这样子就可以变成藤壶男孩了吗

#没有名字
最后一个好有用!

喜欢一个人的小刘
看成了开心/果壳怎么办

.sufjan🥝
哈哈哈还没看完文章我就来评论了,因为那个变色龙实在搞笑

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