跳蚤与仿生学
跳蚤是个令人生厌的家伙,它传播鼠疫,危害人体健康。鼠疫又叫黑死病,1347年在热那亚爆发的一场黑死病持续了3年,共夺走2500万人的性命。直到1908年,科学家才弄清了老鼠——鼠疫杆菌——跳蚤——人体之间的关系,发现鼠疫杆菌是通过老鼠身上的跳蚤(鼠蚤)传染给人类的,从而找到了控制鼠疫的办法。
跳蚤虽然讨嫌,但从仿生学的角度看,它却是有一定“功劳”的。平心而论,跳蚤给人启示不小,最重要的是带来了飞行技术的革命。
跳蚤的身长只有0.5~3毫米,体重仅200毫克左右,可因为有两条强壮的后腿,跳跃高度竟能达到350毫米,是其身高的100多倍,相当于一个人跳过一个足球场,堪称昆虫中的跳高冠军。更令人吃惊的是,跳蚤每4秒钟跳一次,能够连续不断地跳78小时,垂直起跳所用的力,为其自身体重的140倍。
跳蚤的外廓呈弓形,身体特别扁,侧面对抗力很大,因此有时用手指也难以把它碾死。这是因为,跳蚤的外壳可以承受比体重大90倍的重量。有一种说法,如果人的身体有了如同跳蚤身体一样的坚硬外壳,而不是如今这样的皮肉,那么,从1000米的高度摔到硬地上也安然无恙。
跳蚤起跳时,像是刚刚出膛的子弹,速度极快,即使用高速摄影机拍摄,也只能拍摄到它跳跃的模糊身影。飞机若是以如此之快的速度飞行,飞行员定会因脑血管迸裂而丧生。但跳蚤却毫发无损,因为它没有血管,体内充满着血液。跳蚤的血液是一种由氨基酸、蛋白质、脂肪和无机盐组成的营养液,它体内的各种器官就浸泡在这种营养液中,因此在跳动的时候,跳蚤简直就像是一个盛满血液的小水袋。血液不仅为跳蚤的内脏提供养分,而且对震动和撞击还起到了缓冲作用,即使它的骨架撞到了什么东西,也不会受到损伤。
此外,跳蚤的全身还分布着许多气管,各部分都能得到足够的氧气。但是,心脏的跳动和它本身跳跃的频率是毫无关系的。所以,跳蚤即使一直跳下去,心跳也不会加快。
从名字上来看,跳应该是跳蚤的特征。但科学家经过大量试验和研究发现,跳蚤根本不是跳。原来,跳蚤的祖先是一种有翅膀的昆虫,而会飞的昆虫是靠有弹性的胶状蛋白质使翅膀快速摆动,拍打空气,从而产生空气动力的。
科学家把这种比任何一种橡胶都好的弹性胶状蛋白质称为“莱西林”。由于跳蚤长期寄生在哺乳动物和鸟类身上,它的形态几经演变,翅膀已经退化和消失,翅膀上的莱西林就被转到了大腿上。跳蚤腿上的肌肉主要用于绷紧莱西林,而当莱西林收缩时,便会产生一股强大的爆发力,使跳蚤依靠莱西林的“弹跳带”作用,像离弦的箭一样被弹升到几十厘米高的地方。
正是跳蚤身上的这些特性,启发科学家开始研制能垂直起落的飞机。比如,英国一家飞机制造公司就是仿照跳蚤垂直起跳的方式,成功制造了一种几乎能垂直起落的鹞式飞机。而一旦莱西林之谜被解开,弄清其化学结构,就可以着手进行人工模拟——如此一来,或许有那么一天,人类有可能像昆虫、鸟类一样,自由自在地在空中飞翔了。(知瑜)



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