在數百米深的海下,一隻鯊魚正悄悄地接近它的獵物。它看中的是一條盲鰻。這種全身覆蓋著灰粉色鬆弛皮膚的古怪生物看起來並不怎麼好吃,但總之,鯊魚還是一口咬了上去。
事實證明,這是一個錯誤的決定。差不多隻過了一兩秒時間,鯊魚就迅速放棄了吃掉盲鰻的想法。它鬆開嘴遊走了,嘴角還掛著一大坨模模糊糊半透明的東西。
(原視頻來源:Massey University)
這中間到底發生了什麼?
擊敗鯊魚的正是盲鰻的粘液。大量稠厚的粘液迅速塞滿了鯊魚的口腔,而且還會把它們的鰓堵住,使鯊魚不得不放棄了攻擊。這些粘液這可能是盲鰻身上最噁心的東西,但對科學家們而言,這也是種迷人的材料。
那麼稀,又那麼稠
在受到刺激時,盲鰻會首先分泌出一些生產粘液的「原料」。這些乳白色分泌物本身量很少,加起來可能還裝不滿一隻小茶勺,但它們遇到海水之後,就會在幾百毫秒內迅速變成將近一升的超大坨透明粘液。
這正是盲鰻粘液的厲害之處:從成分上說,它其實稀得非常不可思議。這一大坨粘液中99.996%都是海水,剩下的那一丁點才是盲鰻分泌的蛋白質。和其他生物粘液(比如我們口腔裡的粘液)相比,盲鰻粘液中的蛋白質含量要低上足足三個數量級。
但與此同時,盲鰻粘液的質感卻又不可思議地「濃稠」。它稠到可以從水裡整團撈起來,稠到仿佛扯也扯不斷……
(感受一下……圖片來源:NOVA)
盲鰻的「毛線球」
如此少的蛋白質怎麼撐起這樣扯不斷的稠厚質感?答案在於盲鰻粘液中的一種特殊的蛋白纖維,我喜歡把它叫做盲鰻的「毛線球」。
(圖片來源:Douglas Fudge)
這些纖維真的和毛線球非常相似。它們剛被分泌出來的時候是一個個緊緊纏繞的小線團(如上圖),而在海水中逐漸展開,就會變成長度驚人的纖維。纖維的直徑只有1-3微米,而長度則有——10-17釐米!這些超長的纖維和黏蛋白一起形成網絡,並在其中包住了非常大量的海水,就形成了膠凍狀的粘液。
(交織在一起的一些「毛線球」纖維。這張圖是典型的照騙,顏色是使用了偏振光顯微鏡的結果,纖維實際並沒有顏色。)
細長的纖維賦予了盲鰻粘液「拉伸增稠」的特性,也就是說如果單方向拉扯這團粘液,它會顯得特別稠,這種性質也幫助它很好地糊住鯊魚的鰓。
而想讓它變稀其實也很容易:只要搓一搓就好了。這團粘液同時還有「剪切稀化」的性質,流體內部的摩擦會破壞纖維網絡的結構,讓粘液突然變稀。盲鰻自己就會利用這種特性擺脫自己的粘液,它們用身體做出一個圓圈,並從中間穿過去,這樣就可以充分摩擦粘液,避免粘液糊自己一身。
(一個正在脫離粘液的盲鰻。)
展開一團「毛線球」
截止到這裡,我們已經對盲鰻的粘液有了一些基本的了解。看了那麼多盲鰻和扯不斷的粘液,下面我們也來看點清新可愛的小東西。下面的視頻展示的就是一團小小的「盲鰻毛線球」在顯微鏡下展開的過程。
如果只是把「毛線球」們浸泡在靜止不動的鹽水中,它們最終也可以展開,但整個過程會非常慢。在實際的海洋中,這些「毛線球」主要依靠水流的粘滯曳力實現快速舒展,如果「毛線」的末端附著到了某個表面上(例如鯊魚的口腔),那麼整個過程還會更快。
這段視頻來自最近發表的一項研究。研究者們實際觀察了「毛線球」們展開的過程,並建立數學模型計算了它們快速展開所需的條件。研究盲鰻的粘液不僅增進了我們對這種古怪生物的了解,同時也能給材料學帶來新的啟發。
當然,我會寫「盲鰻毛線球」的原因就很簡單了——它真的很可愛!!
(例行盲鰻表情)