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(ISNS)-- 根据一项新的研究,一种在进食时利用血液流动来重塑舌头的蝙蝠,可能有助于启发变形医疗器械的开发。
科学家们早就知道,以花蜜为食的蝙蝠Glossophaga soricina的舌头覆盖着细小的毛发,但这些结构被认为是被动的,无法自行移动,就像拖把的绳子一样。人们认为这些毛发是为了增加舌头的表面积而发育的,以帮助蝙蝠尽可能快速有效地收集花蜜。
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然而,最近,罗德岛普罗维登斯的布朗大学的科学家决定重新审视蝙蝠的舌头。他们的灵感来自另一项研究,该研究发现,与近 200 年来的传统观点相反,蜂鸟的舌头是动态结构。
“蜂鸟有分叉的舌头,由两个 [蛋白质增强的] 杆支撑,”罗德岛普罗维登斯布朗大学的生态学和进化生物学研究生卡莉·哈珀解释说。
“在吸食花蜜的过程中,一旦舌头浸入花蜜中,这些杆就会彼此分离。当舌头缩回时,花蜜会滞留在舌尖内部和之间,”哈珀说。
在发表于本周刊的《美国国家科学院院刊》杂志上的一项新研究中,哈珀和她的团队重新分析了G. soricina的舌头,并发现了一个以前未知的与蝙蝠舌尖细小毛发相关的静脉和动脉网络。
“当我们看到这一点时,我们假设舌尖上的毛发可能会在吸食花蜜的过程中充满血液并竖立起来,”哈珀说。
该团队的怀疑得到了对切除的蝙蝠舌头进行的实验的支持,在实验中,他们能够通过将盐水泵入血管来使毛发(称为乳突)竖立起来。
但“顿悟”时刻出现在该团队录制了动物吸食花蜜时舌头变形的高速视频之后。这证实了活蝙蝠的舌头确实会改变形状。
舌尖在 0.04 秒内充满血液,速度太快,肉眼无法看到。
但是,每秒捕获 500 帧视频的高速摄像机显示,当舌头从蝙蝠嘴里伸出时,毛发平贴在舌头上。只有当舌头完全伸出并且舌尖充满血液时,乳突才会张开,与舌头的轴线垂直。当毛发充满血液时,它们的颜色会从浅粉色变为鲜红色。
在竖立状态下,毛发不仅增加了暴露的表面积,还增加了宽度,从而提高了舌头作为花蜜拖把的整体效率。
康涅狄格州斯托尔斯大学的舌头解剖学和力学专家库尔特·施文克称这项研究“杰出”。
“作者不仅发现了一段非凡的自然历史,还以惊人的清晰度和美丽的图像揭示了蝙蝠的进食机制,”未参与这项研究的施文克说。“这篇论文确实是一颗宝石,我希望我的学生将其作为优秀科学的例子来学习。”
施文克指出,壁虎在清洁眼睛时也会使舌头乳突膨胀,但效果远不如蝙蝠那么显著。他认为,自然界中还有其他惊人的动态舌头等待被发现,也许在也使用刷状舌头以花蜜为食的有袋动物中。
科学家们说,大量存在奇怪而奇妙的动物舌头不仅使其成为研究进化的理想系统,而且还是未来外科工具和医疗机器人的重要灵感来源。
“以蝙蝠舌尖为模型的工具将是有益的,因为它们将是灵活的——因此能够弯曲并符合血管和肠道的曲线——并且能够同时改变长度和表面结构,”哈珀说。
加利福尼亚州的医疗工程师苍岚对此表示赞同。变形的蝙蝠舌头可以用作能够蜿蜒穿过小血管,然后稍后改变形状(从笔直狭窄到圆形刷子)的设备的模型。
“我立即能想到的一个设备是用于中风患者的血栓取出器,”同样没有参与这项研究的岚说。