蚂蚁咬人怎么那么痛?加了“锌”牙口更健康

蚂蚁、蜘蛛、蠕虫等小小一只怎么咬人那么痛?先撇开是否有毒或刚好咬在“脆弱皮肤”,它们的咬合力本来就相当惊人。最近美国科学家成功找出蚂蚁一口好牙的秘密,可能是它们大颚均匀分布锌原子的关系。

蚂蚁咬合力强大,好比俗称“干木白蚁”的白蚁取食木头并住在里面,是国外城市常见的害虫;切叶蚁也能喀兹喀兹把叶片切下来,搬回巢里培养真菌,它们强而有力的下颚更有能力伤害人类的皮肤;但其实光一般“主动怪家蚁”黑头慌蚁、中华单家蚁,叮咬人就很痛了。

“它们的大颚不该那么硬?”美国奥瑞冈大学和西北太平洋国家实验室(PNNL)研究团队认为,昆虫下颌是由蛋白质和多糖聚合物甲壳素组成,甲壳素通过氢键交联,产生甲壳素微纤维,若再与碳酸钙混合,就会更坚韧,变成像龙虾或螃蟹外壳的材料,那蚂蚁的大颚甲壳素是加了什么才会如此锋利?

(Source:PNNL)

答案可能是锌,当甲壳素加入8%锌时,就更坚硬、更有韧性。团队研究专注蚂蚁的牙齿,也就是“大颚齿”(mandibular teeth),团队指出,这是在口腔外面紧密结合的锌原子,大颚齿有8%都是锌。

为了进一步挖掘蚂蚁牙口好的秘密,团队决定在原子尺度观察蚂蚁大颚,团队通过原子探针断层扫描(APT)研究,通过这种尺寸约十分之一纳米的材料分析技术,将针状标本放置在激光与高电压脉冲下,原子从表面蒸发后,即可获得3D空间成像和化学成分测量。

团队发现,蚂蚁大颚均匀分布锌,而非预想集结小节(nodule),研究指出,这种结构让蚂蚁的口器更锋利,只要用相较人类牙齿60%或更少的力量,就可刺穿其他东西,同时也可以解释为什么节肢动物、甲壳动物、蠕虫等生物都演化出大颚或类似工具。

通过研究,团队也加以测量蚂蚁大颚和其他小移动物捕猎工具的硬度、弹性、破裂能、耐磨性、耐冲击性,看看未来能否学习蚂蚁猎捕工具,通过仿生学提高材料硬度。奥瑞冈大学研究副教授Robert Schofield表示,工程师也能获益,如蚂蚁大颚添加锌后,硬度会从原本塑胶程度提高到铝,目前较硬的工程材料往往也面对易脆易碎的问题。

(首图来源:pixabay)

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