物理科技生物学-PHYICA

贻贝如何在冰天雪地中保持无冰状态

化学 2022-10-11 00:02:07

马克斯·普朗克学会 由于贻贝“Adamussium colbecki”表面的规则结构,冰在其上的附着非常弱,很容易被水流冲走

鸣谢:马克斯·普朗克聚合物研究所 南极水域的条件是,即使在水下,物体和生物也会冻结

这是极地海洋旅行的一个主要问题

所谓的过冷水的温度刚好低于冰点

由于含盐量高,南极洲的水的冰点约为零下1度

9°C,但大约是0

05摄氏度更冷

最小的干扰,如沙粒或表面,都可能导致过冷水冻结——有时会给无法冷冻生存的生物带来致命的后果

化学家康拉德·梅斯特知道,南极扇贝“阿达穆西姆·科尔贝基”能够抵抗这种情况

梅斯特是阿拉斯加大学的教授,也是米沙·波恩所在的美因茨马普聚合物研究所(MPI-P)的一个研究小组的负责人

在南极洲的一次探险中,潜水员将他的注意力吸引到了具有高效冰保护机制的扇贝上

“我们的潜水员报告说,他们从未在这种本地扇贝物种的表面观察到大规模的冰,”梅斯特说

由几个MPI-P研究小组以及俄勒冈大学的成员组成的国际研究小组怀疑扇贝物种在进化过程中发展了一种特殊的表面结构来保护它免受结冰

虽然温暖地区的扇贝有无序或光滑的外壳表面,但南极物种有微观的非常规则的结构

显微镜揭示了它们外壳上呈放射状排列的小脊

这些脊确保水优先在那里结冰

如果冻结过程继续,一个连续的冰层形成,只停留在山脊上

由于冰和贝壳之间的低粘附力,最小的水下水流可以再次冲走冰,扇贝不会冻结

除了显微镜研究,研究小组还对南极和温暖地区的扇贝进行了结冰实验

人们发现,与其他种类的扇贝相比,除去南极扇贝上的冰层所需的力要小得多

“令人兴奋的是,进化显然赋予了这种扇贝优势,”康拉德·梅斯特说

“基于仿生学原理的新技术应用可以从无冰壳的知识中想象出来

例如,对于极地航运来说,不结冰的表面可能非常有趣

" 研究人员已经在《通讯生物学》杂志上发表了他们的研究

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