神奇的“生物鋼”
生物鋼指羊奶鋼,也指牛奶鋼。羊奶與牛奶,本與鋼鐵風(fēng)馬牛不相及,但科學(xué)家硬是將它們巧妙地結(jié)合起來了。
1997年,美國生物學(xué)家安妮·穆爾發(fā)現(xiàn),在美國南部有一種被稱為“黑寡婦”的蜘蛛,它吐出的絲比現(xiàn)在所知道的任何蛛絲的強(qiáng)度都高,而且它可以吐出兩種不同類型的絲織成蜘蛛網(wǎng)。第一種絲在拉斷之前,可以延伸27%,它的強(qiáng)度竟達(dá)到其他蜘蛛絲的兩倍;第二種絲拉斷之前很少延伸,卻具有很高的防斷裂強(qiáng)度。用這種蜘蛛絲織成的布,比制造防彈背心所用的纖維的強(qiáng)度還高得多。“黑寡婦”蜘蛛絲的優(yōu)良性能,很快引起科學(xué)家的興趣,他們?cè)O(shè)想,要是能生產(chǎn)出像蜘蛛絲那樣高強(qiáng)度的纖維該多好啊。
科學(xué)家想讓牛奶的蛋白基因中含有“黑寡婦”蜘蛛絲的蛋白基因,于是就先找山羊進(jìn)行轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)。讓山羊與“黑寡婦”蜘蛛“聯(lián)姻”,將蜘蛛蛋白基因注入一只經(jīng)過特殊培育的褐色山羊體內(nèi),在這只山羊產(chǎn)下的奶中,有大量柔滑的蛋白質(zhì)纖維,提取這些纖維,就可以生產(chǎn)衣服。
實(shí)踐表明,由轉(zhuǎn)基因羊奶纖維造出的布,比防彈衣的強(qiáng)度還高十幾倍。這種超強(qiáng)堅(jiān)韌的物質(zhì),是阻擋槍彈射擊的理想材料,也可以用來制造坦克、飛機(jī)與裝甲車,以及作為軍事建筑物的理想“防彈衣”。根據(jù)國外的資料,從一只羊每月產(chǎn)下的奶中提取的纖維,可以制成一件防彈背心。美國正在研究如何利用蜘蛛絲的專家稱,利用這種纖維制成的2.5厘米粗的繩子,足以讓一架準(zhǔn)備著陸的戰(zhàn)斗機(jī)完全停下來。科學(xué)家給這種物質(zhì)取名叫“生物鋼”。羊奶與牛奶變成的“生物鋼”,不僅有鋼鐵的強(qiáng)度,而且可以生物降解,不會(huì)造成環(huán)境污染,可替代引起白色污染的高強(qiáng)度包裝塑料和商業(yè)用漁網(wǎng),還可用作醫(yī)學(xué)方面的手術(shù)線或人造肌膚??茖W(xué)家設(shè)想,如果讓轉(zhuǎn)基因山羊大量繁殖,就可以生產(chǎn)出大量的生物鋼,用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與國防戰(zhàn)略??紤]到山羊?qū)χ脖坏钠茐男?,?duì)牛進(jìn)行轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)的前途更為廣闊,而且一頭牛的產(chǎn)奶量比一只山羊的產(chǎn)奶量高得多。
蝗蟲的避免撞車功能
巴西生物工程研究院的科研人員發(fā)現(xiàn),蝗蟲在飛行時(shí)具有一種能躲避其他運(yùn)動(dòng)物體的特殊功能,因?yàn)樵诨认x的大腦中,有一種起運(yùn)動(dòng)監(jiān)控作用的神經(jīng)細(xì)胞??蒲腥藛T將電子傳感器安在這些特殊細(xì)胞上,然后讓蝗蟲反復(fù)觀看汽車飛馳而來的鏡頭。結(jié)果顯示,傳感器的電流發(fā)生了變化,顯示這些細(xì)胞曾發(fā)出信號(hào),指示蝗蟲作出躲避反應(yīng)。據(jù)介紹,科研人員正在根據(jù)蝗蟲的這一特殊技能,著手研究開發(fā)車用行駛監(jiān)視裝置,以幫助減少公路上日益頻繁的撞車事故。
蝙蝠拐杖
蝙蝠能在黑暗中自由地飛翔,而不會(huì)碰到任何障礙物,靠的是它自身發(fā)出的一種超聲波。超聲波碰到物體后反射回來,蝙蝠就能知道前面有物體,于是就會(huì)輕易地躲過障礙。英國利茲大學(xué)的研究人員從這個(gè)原理中得到了啟發(fā),研制出“蝙蝠拐杖”,這種拐杖能發(fā)出一種人耳聽不見的聲吶波,幫助使用者探測(cè)障礙物。拐杖的塑料柄上有4個(gè)接收器,哪個(gè)方向有障礙物哪邊的接收器就會(huì)震動(dòng),使用者就能知道障礙物的具體方位。障礙物遠(yuǎn),震動(dòng)就弱,如果離得很近,震動(dòng)的速度就加快,拐杖使用者可以及時(shí)躲開。
世界上有成千上萬的盲人生活在黑暗中,“蝙蝠拐杖”可以讓他們對(duì)周圍的環(huán)境形成一幅“腦中地圖”,這樣他們就可以走出家門,享受外面世界的精彩。
特殊的粘膠劑
在材料科學(xué)家的眼里,大海中還有許多生物新材料。比如海參通常是柔軟而富有彈性的,但是當(dāng)它受到威脅時(shí),它能夠使自己的身體變硬,是什么因素使它發(fā)生這樣的變化呢?
這是因?yàn)楹⒌捏w內(nèi)有大量的凝膠,也就是蛋白質(zhì)和脂肪。脂肪也屬于凝膠的一種,它存在于各種動(dòng)物體內(nèi),當(dāng)然也包括我們?nèi)祟?。凝膠作為一種材料是極其常見的,但它具有其他材料不能提供的特性。比如一塊凝膠在吸收了30倍于自身體積的水分后仍能保持硬挺,并且感覺干燥。
而且,使大自然內(nèi)部連接在一起的不是縫針,不是鉚釘,也不是焊接,而是凝膠。用凝膠連接不僅能提供良好的絕緣,更重要的是它可以更快更容易地使用,并能比機(jī)械連接承受更大的應(yīng)力。
例如,草蛉用身體分泌的膠水將它的卵快速粘在一個(gè)安全的高度,它用的膠水在幾秒鐘之內(nèi)就變硬,卵幾乎還懸掛在空中。與人工的膠水相比,這種膠水不但沒有有毒溶劑的揮發(fā),而且絕對(duì)的環(huán)保。又如白蟻不僅使用膠粘劑建筑它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑,于是人們按照同樣的原理制造了干膠炮彈。
海洋中的貽貝有一項(xiàng)更為驚人的膠粘專利。它自己合成的足絲,可以像錨一樣將自己固定在巖石和沙子上,它是貽貝生命的保險(xiǎn)帶。這種膠粘劑極其的堅(jiān)韌,而且在水中也可以硬化,對(duì)我們?nèi)祟悂碚f,它的作用不言而喻,于是科學(xué)家對(duì)它進(jìn)行了研究。
科學(xué)家將貽貝用皮筋固定在玻璃箱的一面,但貽貝更愿意利用自己的天然錨,從它們腳上伸出它們自己合成的足絲。當(dāng)貽貝形成足夠的足絲時(shí),若將它收集起來,這對(duì)貽貝來說損失并不嚴(yán)重,因?yàn)樗趦尚r(shí)之內(nèi)就可以重新產(chǎn)生出足絲。
通過對(duì)貽貝足絲和膠粘點(diǎn)的分析,終于分離出貽貝的膠粘蛋白,并制造出一種新的膠粘劑。當(dāng)科學(xué)家們將制作好的生物膠粘劑用在粘貼金屬片時(shí),卻意外地發(fā)現(xiàn)了這種膠粘劑的另一特性:它像一層看不見的鎧甲,保護(hù)著金屬片不受侵蝕。利用這一特性,能使兩塊金屬片完美地結(jié)合在一起。
看,動(dòng)物的高科技是多么神奇!大自然提供的巧妙辦法,一次又一次地令我們贊嘆不已。雖然人類不斷地學(xué)習(xí)大自然,但大自然絕不會(huì)交出它全部的秘密,每一種生物隱藏的秘密都是我們意想不到的財(cái)富。
編輯/李章