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发布日期：2024-07-04 作者：开云
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“天鹅泪”单细胞折纸般的褶皱使其可以或许实现极端变形。图片来历：斯坦福年夜学普拉卡什尝试室
科技日报北京6月10日开云体育app电（记者张梦然）对微生物世界的捕食者来讲，要依托极端变形能力，比方将脖子舒展到体长的30多倍来释放致命的进犯。这个操作中，“折纸细胞”的几何外形是要害身分。最新颁发在《科学》上的研究陈述，揭露了名为“天鹅泪”的单细胞具有快速超舒展性的奥秘。这一发现不但注释了生物的极端变形机制，还将极年夜激起人们在柔性材料工程或机械人系统设计方面的立异潜力。
单细胞原生生物可以做出细胞布局的重年夜改变：仅40微米长的“天鹅泪”，便可在不到30秒的时候内，频频将它的“颈部”拉伸到1500微米然后又快速缩回，只为捕获远处的猎物。科学家一向不克不及理解为什么这类奇异的能力会来自一个没有神经系统的细胞。
此刻，美国斯坦福年夜学研究团队发现，该行动是生物学中一种不为人知的几何机制。研究显示，这个单细胞生物的行动已被编码在其细胞骨架布局中，就像人类的行动被编码在神经回路中一样。
具体来讲，这一行动实际上是传统折纸的一个分支，被称为“曲线折纸”。它基在一种薄螺旋微管布局，这些微管外形如肋骨一样，包裹在一层透明膜中，构成了一系列“山岳和山谷”褶皱般的折痕图案。
为了在亚细胞程度上不雅察“天鹅泪”的怪异机制，团队连系利用了及时成像、共聚焦和透射电子显微镜等手艺。他们发现，细胞膜被折叠成15个褶皱，就像手风琴的风箱一样。这些褶皱又配合构成一个曲折的折痕，能实现“颈部”快速和可反复的过度舒展。这类复杂的折叠方案还指导了膜折痕现象，确保其在极端变形时代快速有用地操作。
团队还开辟了一个机械纸模子去模拟“天鹅泪”的曲折折痕折纸布局，以更好地舆解这难以置信的生物动力学。
很多天然界的生物具有不成思议的“超能力”。追本溯源，这些能力是在长达亿万年的天然选择中，履历物竞天择、适者保存的残暴考验，不竭进化构成的，无怪乎如斯利害。正因如斯，在向各类生物“拜师进修”的进程中，人类收获颇丰：鹦鹉螺开导了潜水艇的研制；水母为绿色荧光卵白的利用激起灵感；现在，微生物的“折纸细胞”又为柔性机械人设计供给新思绪……此类案例俯拾皆是，使人感慨，年夜天然真是一本艰深非常的“天书”！
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