【中國科學報】科學家揭示豬籠草「油嘴滑蟲」機制

2021-01-18 中國科學院

  「食肉植物」豬籠草吃蟲子眾所皆知,但其「嘴唇」即口緣區,在溼潤環境下,不需要外部能源推動即可輸送液體的奇特現象,被北京航空航天大學和中科院理化所研究團隊發現。合作團隊還通過解析豬籠草「嘴唇」的微觀結構,揭示豬籠草「油嘴滑蟲」液膜自動搬運液體、致使昆蟲無法駐足而滑落入籠的機理,並建立了液膜輸運的理論計算模型。該研究4月7日在線發表於《自然》。

  2013年,中科院院士江雷和北京航空航天大學教授張德遠、陳華偉共同對豬籠草「嘴唇」的微觀結構與功能及其成分之間有何種關聯,展開了研究。實驗中,研究人員發現,豬籠草「嘴唇」具有連續搬運能力是其保證溼滑、讓昆蟲類動物站不住腳的根源。在此基礎上,合作團隊模擬豬籠草口緣區表面結構進行了壓印成形,成功複製了豬籠草口緣區的工作機制,使生物功能轉移製造成為現實。並對這一現象進行了數學分析計算和模型建立,使人類廣泛應用豬籠草「嘴唇」的功能成為可能。

  「仿生研究的最終目的在於應用。豬籠草口緣區輸運的是水,人類若想應用這種生物功能,需要運送的除了水,還可能是油,或其他液體物質的輸送,這就需要建立理論基礎。」江雷指出。

  審稿專家認為,該研究令人興奮的是,借鑑生物的精美設計,人類可巧妙地創建非常規工程解決某些難題。雖然這樣的工程難以推測出形貌,但新的解決方案已閃耀著光芒。

  豬籠草口緣區這種無功耗的微量輸運,勢必為人類在節約動力能源方面發揮諸多想像。若應用於農業生產的滴灌,包括提取地下水,將可節約大量電力能源。

  陳華偉告訴記者,利用這種無外部動力輸運方式能使水在水平方向上長距離搬運,原理上可無限度延伸。

  張德遠說,外科手術中軟組織常常黏刀,手術刀在切割幾次後,就需要進行清洗,不僅延長了手術時間,更影響了手術的精準性。研究人員效法豬籠草「嘴唇」謀求解決手術粘刀問題,在手術刀上應用類似豬籠草「嘴唇」的滑膜,將有可能讓手術刀在切割中不再粘連軟組織。目前,相關技術合作團隊已申請專利。

  (原載於《中國科學報》 2016-04-12 第1版 要聞)

相關焦點

  • 《中國科學報》頭版:北航教授揭示豬籠草「油嘴滑蟲」機制
    《中國科學報》2016年4月12日頭版報導《自然》刊發北航教授仿生表面重要研究進展:
  • 中國科學家揭示豬籠草「油嘴滑蟲」機制—新聞—科學網
  • 中國科學家揭示豬籠草「油嘴滑蟲」機制 原來是一種特性材料!
    銳科技豬籠草,因其擁有一個獨特的能夠捕食昆蟲的器官——捕蟲籠而得名,其「
  • 【中國科學報】科學家揭示乙烯調控種子休眠新機制
    【中國科學報】科學家揭示乙烯調控種子休眠新機制 2019-03-08 中國科學報 丁佳 【字體  以往研究表明,種子休眠受多種植物激素調節,除廣泛報導的脫落酸和赤黴素外,乙烯也在種子休眠調控中發揮著重要作用,但對其分子機制知之較少。在該研究中,科研人員利用圖位克隆技術證實,擬南芥的一個種子休眠突變體rdo3是由乙烯受體ETR1突變功能缺失引起的。
  • 我科學家揭示抑癌基因抗病毒機制
    我科學家揭示抑癌基因抗病毒機制 2015-12-28 中國科學報 崔雪芹 魯偉 【字體:小】 語音播報   武漢大學生命科學學院與基礎醫學院郭德銀研究組揭示了人類重要抑癌蛋白
  • 【中國科學報】研究人員揭示高原鰍屬魚類起源及進化機制
    此前已有研究基於線粒體基因組數據來探討高原土著動物的適應性進化,但至今尚未有從線粒體基因組視角來闡釋高原鰍屬魚類這一類群對高海拔環境適應的遺傳機制。日前,中科院水生所研究員何舜平團隊揭示了高原鰍屬魚類起源及其高海拔適應性進化機制,相關成果發布於《科學報告》。
  • 【中國科學報】鋁對人體生物毒性新分子機制獲揭示
    中科院上海應用物理所科研人員與中國石油大學教授黃方等合作,採用量子計算、經典分子動力學模擬與同步輻射能譜等譜學實驗相結合的方法,研究了鋁對蛋白結構的影響,提出了一種鋁對人體生物毒性的新分子機制。相關成果日前作為首頁插圖發表於德國《應用化學》雜誌。
  • 【中國科學報】蜈蚣草砷超富集機理獲揭示
    【中國科學報】蜈蚣草砷超富集機理獲揭示 2019-02-15 中國科學報 丁佳 【字體:大 中 小】 ,該所副研究員何振豔研究組利用多種分子生物學手段,在轉錄水平上揭示了砷超富集植物蜈蚣草的砷超富集機理及其調控分子網絡,對於利用植物修復治理砷汙染土壤具有重要意義。
  • 【中國科學報】泛素化信號調節細胞自噬機制獲揭示
    美國時間7月14日,國際學術期刊《癌細胞》在線發表了中科院上海生科院生物化學與細胞生物學研究所胡榮貴課題組的最新成果,揭示了具有腫瘤抑制活性的泛素連接酶HACE1通過介導細胞自噬受體蛋白(OPTN)的泛素化修飾,促進細胞自噬受體複合物形成,「激活」細胞自噬,從而抑制腫瘤細胞增殖的分子機制。
  • 科學家揭示海洋缺氧地帶碳—硫循環機制
    原標題:科學家揭示海洋缺氧地帶碳—硫循環機制   日前出版的《科學》發表了美國加州大學聖塔芭芭拉分校M。 R。 Raven研究組的最新研究成果。
  • 科學家揭示光流運動視覺錯覺產生的腦神經機制
    中科院神經科學研究所王偉、顧勇團隊首次揭示了複雜光流運動視覺錯覺在靈長類背側視覺通路中兩個重要運動信息處理腦區(MT和MSTd腦區)中的神經信息整合編碼機制。2月19日,該成果在線發表於《神經科學雜誌》。
  • 【中國科學報】蛋白質部分降解新機制被揭示
    中科院上海生物化學與細胞生物學研究所趙允研究組、張雷研究組在與加拿大多倫多大學教授Chi-chung Hui進行合作研究的過程中,揭示了一種新的蛋白質部分降解機制。相關研究成果日前在線發表於學術期刊《發育細胞》。據介紹,蛋白質的泛素化降解作為一個重要的調控機制參與了細胞內的多種生命活動。
  • 【中國科學報】我國科學家破解超分子結構之謎
    植物光合作用最初光能吸收和轉換的過程由三個複合體協同完成,科學家稱之為「超分子機器」。其中,「光系統II」位於最上遊,極其重要,其結構解析難度非常大。  柳振峰告訴《中國科學報》記者,在單顆粒冷凍電鏡技術幫助下,研究人員發現,該複合體包含25個蛋白亞基、105個葉綠素分子、28個類胡蘿蔔素分子和眾多的其他輔因子,組成捕光天線系統、反應中心系統以及一個能在常溫常壓下裂解水釋放氧氣的放氧中心等三個部分的結構。在此基礎上,光系統II獲取、傳遞和轉換光能的機制也得以揭示。
  • 科學家揭示腫瘤細胞遷移分子機制
    這一直是該領域科學家期待解決的問題。 據介紹,Wnt信號通路是存在於水螅、線蟲、果蠅直至人類的一個非常保守的信號轉導途徑。這條轉導途徑主要包括經典和非經典信號通路,其中經典Wnt/β-Catenin通路促進β-Catenin的穩定和積累,非經典的Wnt進入細胞核後激活靶基因表達。
  • 科學家揭示果蠅產卵地選擇行為機制
    近日發表在《當代生物學》上的一項研究,揭示了果蠅通過機械力感受機制選擇「產房」的秘密。  喜軟怕硬,憑什麼?  「一直以來,研究動物嗅覺和味覺的工作很多,而研究觸覺的則比較少。」論文第一作者及通訊作者、清華大學生命學院博士後張立偉告訴《中國科學報》。
  • 科學網—科學家揭示抗凍蛋白對冰晶成核的分子機制
    本報北京12月28日訊(記者甘曉 通訊員李丹)記者今天從中科院化學所獲悉,該所綠色印刷院重點實驗室研究員王健君與中科院上海應物所副研究員王春雷、研究員方海平和新疆大學教授馬紀合作,揭示了抗凍蛋白的不同面對冰核形成分子層面的機制
  • 科學家揭示針葉樹木質部第一個細胞發育機制
    本報訊(記者朱漢斌 通訊員周飛)中科院華南植物園研究員黃建國與國內外合作者在揭示春季針葉樹木質部第一個細胞發育的環境啟動外因及機制研究中取得重大進展。相關研究成果8月5日在線發表於美國《國家科學院院刊》。樹木物候被普遍認為對環境變化敏感,為了解植被與氣候變化之間的反饋關係提供了關鍵指徵。
  • 【中國科學報】科學家破解秀麗隱杆線蟲「靈活」逃逸的秘密
    近日,中國科學技術大學教授溫泉研究組結合實驗和理論分析,揭示出秀麗隱杆線蟲在逃逸行為中產生穩健而靈活運動的神經環路機制和算法,破解了其「靈活」逃逸的秘密。相關成果在線發表於eLife。  通體透明的秀麗隱杆線蟲,其神經系統相對簡單但功能齊全,非常適合以光學的方式對神經元活動進行操控和監測,因此是研究神經生物學的理想模式生物。
  • 植物種子對火燒信號產生的適應機制被揭示
    作者 | 秦志偉 來源 | 中國科學報火燒信號對生態系統的影響引起了科學家的高度關注,特別是火燒發生的生態系統中,火燒信號通過對種子萌發的調控實現植被更新與恢復。植物種子對火燒信號產生的適應機制是什麼樣的,是揭示植物在長期進化過程中保持繁衍能力的關鍵科學問題,但目前國際研究較薄弱。為此,中科院東北地理與農業生態研究所研究員馬紅媛與澳大利亞和美國多家單位的專家合作開展了系列研究,揭示了植物種子對火燒信號產生的適應機制。
  • 【中國科學報】科學家推測麻風或為自身免疫病
    【中國科學報】科學家推測麻風或為自身免疫病 麻風遺傳研究取得系列進展 2017-01-11 中國科學報 郭爽   研究結果從表達水平、蛋白相互作用網絡、疾病特異性等各層面,系統地揭示了麻風的遺傳基礎,匯總了迄今為止最為全面的麻風易感基因集。結合麻風桿菌潛伏期長、麻風臨床表型主要取決於宿主遺傳背景和免疫狀態這一現象,以及系統分析結果,推測麻風的遺傳基礎與自身免疫病類似,可能是一種自身免疫病。