蜥蝎的尾巴有什么作用呢视频(蜥蝎的尾巴有什么作用呢图片)

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蜥蜴以掉落尾巴而闻名,但也许更大的问题应该是:既然这么容易掉落,那它们的尾巴是如何保持下来的?答案可能在于蜥蜴尾巴的内部结构。研究人员在2月18日的《科学》上说,蜥蜴的尾巴上有一种由尖刺、微柱和纳米小孔组成的分层结构,这种结构足够紧密,让蜥蜴能够应对大多数震动,同时在紧急情况下能够让尾巴脱落。

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失去尾巴并不理想,但相比而言被捕食者吃掉更糟糕,蜥蜴可以依靠复杂的内部结构来保持尾巴,直到需要失去它们的时刻

在动物王国中,自残是一种常见的防御策略,包括许多蜥蜴物种都有这种行为。但这是一个带有风险的设计,因为可拆卸的肢体会增加由于小的颠簸和障碍而意外丢失的风险。“它必须找到合适的连接处,这样它就不会轻易脱落。但它也应该在需要的时候脱落,”纽约大学的生物工程师Yong-Ak Song说。“这是一个很好的平衡点。”

蜥蜴的尾巴由一系列的部分组成,这些部分排成一排,就像电线的插头插入插座一样。它可以沿着这些被称为“断裂面”的位置断裂,这取决于蜥蜴需要牺牲多少尾巴。在每个部分之间,由8个圆锥形的肌肉束排列成一个尖刺整齐地插入到相对光滑的插槽中,每根尖刺的表面依次覆盖着大量蘑菇状的微柱。

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蜥蜴尾巴的每个部分之间的“断裂面”(图中圆圈表示其中一个部分)是易受意外破坏的弱点。蜥蜴已经发展出一种纳米尺寸的复杂结构,帮助尾巴在轻微的碰撞和摆动时保持而不会脱落。

为了揭示这一结构的功能,Song和他的同事们首先用轻微的拖曳拔掉了三种蜥蜴的尾巴,然后在扫描电子显微镜下分析了这些断裂的尾巴。放大后可以发现,每个蘑菇状突起的微柱上都布满了小孔。

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蜥蜴尾巴上的每个部分都包含8个锥形肌肉束(左图),它们的作用就像插座的插头,放大后可以看到覆盖着纳米孔的蘑菇状微柱(右图)。

研究人员还注意到,尖刺表面的微柱在插槽的内壁上留下了轻微的印痕,就像手指轻轻压进黏土里一样。这让人感到意外,他们原以为微柱会在插槽内完全锁死,就像尼龙搭扣。正相反,凸起和微柱没有提供任何额外的吸附力,用来确保尾巴不会脱落。

由于怀疑微柱扮演了额外的角色,研究小组用聚二甲基硅氧烷(一种橡胶状、肉质状的材料)制造了蜥蜴尾巴的复制品,用以模拟尾巴与身体分离的过程。这使得研究人员可以研究在尾巴拔断过程中起到作用的力量,他们发现,微柱之间的裂缝以及微柱表面上的小孔,减缓了初始断裂的扩展。

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为了将尾巴的各个部分连接在一起,尖刺整齐地插入相应的插槽(如左图周围深色的部分)。插槽的内壁(右图的特写)相对光滑

Song说:“如果有一个裂缝进来,遇到一个空洞的孔隙,那么裂缝就会停止,然后它就会失去扩张的能量。”换句话说,断裂的开始可以在它的路径上停止。每个凹痕和沟槽都有帮助,对于相同的尖刺结构,表面具有微柱可以比没有微柱提高15倍的吸附力。尖刺、尖刺上的微柱和微柱上的小孔,蜥蜴尾巴的分层结构之间实现了一种平衡,不太松,也不太紧。

这种进化对蜥蜴提高生存能力很重要。虽然自残有助于防止蜥蜴成为捕食者的午餐,但它也同样是一种昂贵的防御机制,尾巴的脱落会影响蜥蜴奔跑、跳跃、交配和逃脱未来捕食者的能力所以,蜥蜴只有在万不得已的时候才会放弃它的尾巴。

本文参考Science news文章,“How lizards keep detachable tails from falling off”,如有兴趣还可查阅原文。

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