2022年受大自然啟發的科學發現

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(資料圖片僅供參考)

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①研究人員從奶牛的唾液腺中提取黏液，并將其轉化為一種凝膠，可以結合并抑制病毒。圖片來源：物理學家組織網

②受螢火蟲的啟發，研究人員創造了用于搜索和救援任務，可以發出不同顏色或圖案光的機器人。圖片來源：美國麻省理工學院

③研究人員發明了一種受魷魚皮啟發的材料，可以包裹在咖啡杯上，保護手指免受高溫影響。圖片來源：美國加利福尼亞大學爾灣分校

盡管動植物面臨氣候變化等人類驅動因素導致的大范圍滅絕，但自然界仍在以意想不到的方式激發著人類的科學發現。

“大自然花了數億年時間來優化極其復雜問題的解決方案。”美國加利福尼亞大學爾灣分校的生物醫學工程師阿隆·戈羅德斯基說，“如果我們著眼于自然，就可以縮短開發過程，并快速找到有價值的解決方案。”

從魷魚皮食物加熱器到用牛黏液制成的潤滑劑，今年受大自然啟發的科學發現依然成果斐然。

秋葵黏合劑可為心臟止血

現在，用一種由黏性秋葵凝膠制成的可生物降解膏藥，可以在不縫合的情況下為狗和兔子的心臟肝臟止血。

秋葵是一種毛茸茸的綠色蔬菜，其黏稠的質地啟發了加拿大曼尼托巴大學的馬爾科姆·邢將其轉化為醫用黏合劑。

7月發表在《先進醫療材料》上的這項研究中，研究人員發現，在榨汁機中提煉秋葵，然后將其烘干成粉末，可以產生一種有效的生物黏合劑，并迅速形成物理屏障，啟動血液凝固過程。研究人員計劃未來幾年在人體上測試這種膏藥。

牛黏液潤滑劑可預防艾滋病

實驗室測試發現，一種由奶牛黏液制成的潤滑劑有望減少艾滋病等疾病的傳播。

這項發表在9月份《先進科學》雜志上的研究仍是初步的，還未在人體上進行測試。

研究人員從牛的唾液腺中提取黏液，并將其轉化為一種結合和約束病毒的凝膠。黏液是由黏蛋白組成的，這種蛋白質可能具有抗病毒特性。黏蛋白分子具有天然復雜的生物學特性，能有效阻止艾滋病和皰疹病毒感染，且不會產生副作用或耐藥性。

它有固體和液體兩種形態。瑞典斯德哥爾摩皇家理工學院的研究人員稱作為固體，它可以捕獲體內的細菌或病毒。作為液體，它可以清除體內的病原體。

機器人螢火蟲助力搜救工作

在溫暖的夏夜，螢火蟲利用發光吸引配偶、抵御捕食者，或引誘獵物。

螢火蟲照亮了夜空，也啟發了美國麻省理工學院的科學家們創造出昆蟲大小的微型機器人，它們在飛行時會發光。

據6月發表在《IEEE機器人與自動化快報》上的論文，根據大自然的啟示，研究人員為昆蟲大小的飛行機器人制造了發光的柔軟人造肌肉，其中被嵌入了微小的電致發光粒子。控制機器人翅膀上的微小人造肌肉可使其在飛行過程中發出彩色的光。

一只“螢火蟲”的重量只比一個回形針重一些。研究人員已經證明，他們可以使用機器人發出的光和三個智能手機攝像頭來精確跟蹤機器人。

電致發光可以使機器人相互通信。例如，如果被派往一座倒塌的建筑執行搜救任務，尋找幸存者的機器人螢火蟲可以利用燈光向其他同伴發出信號并呼救。盡管到目前為止，這些機器人只能在實驗室環境中操作，但研究人員對它們未來的潛在用途感到興奮。

受訓螞蟻能嗅出癌癥

據估計，世界上有20萬億只螞蟻，研究人員發現，有一種螞蟻可能能夠嗅出人類乳腺中的癌癥。

據3月發表在iScience雜志上的研究，索邦-巴黎北大學的科學家們用糖水獎勵來訓練絲光褐林蟻聞出植入和不植入人類腫瘤的小鼠尿液之間的區別。

在短短的3項訓練試驗中，研究人員能夠有效地教會螞蟻區分癌細胞和非癌細胞，其準確度與使用狗進行的研究相似。

研究人員表示，在某些方面，螞蟻超過了狗，因為它們需要極短的訓練時間，僅30分鐘，而狗需要6—12個月，并且訓練和維護成本更低，每周只需喂食兩次蜂蜜和冷凍昆蟲。

眾所周知，癌細胞會產生揮發性有機化合物，這些分子會賦予它們特殊的氣味。因此，一些狗可以使用高度敏感的鼻子來嗅出癌癥，但訓練它們可能既昂貴又耗時。與嗅探犬相比，螞蟻可能有一天會提供一種更簡單、更便宜的非侵入性腫瘤識別方法。

“魷魚皮膚”包裝為外賣保溫

點外賣或外帶食物給人們帶來了便利，但如果擔心食物變冷該怎么辦？

根據3月發表在《自然·可持續性》雜志上的一項研究，魷魚奇怪的皮膚激發了一種包裝材料的研發靈感，這種材料能達到溫度調節的效果，可以作為外包裝為食物保溫。

魷魚和其他頭足類動物具有驚人的能力來偽裝自己以適應環境。魷魚有被稱為色素囊的微型器官，可以顯著改變大小，也可以幫助它們改變顏色。

為了模仿這些充滿色素囊的器官，美國加利福尼亞大學爾灣分校的研究人員制備了一種大面積類似“魷魚皮膚”的復合材料，它通過可重構金屬結構調節熱量，這些金屬結構可以可逆地相互分離，并在不同的應變水平下重新組合在一起。

復合材料中的“金屬島”在材料松弛時彼此相鄰，在材料拉伸時分離，從而可以控制紅外光的反射和透射或散熱。

責任編輯：Rex_29