尽管金星花篮海绵的外壳是由错综复杂的玻璃纤维编织而成，但它们更出名的是通常在它们内部发现的东西：一对繁殖虾，它们被困在海绵的熔岩灯状身体内，并在那里共生生活。这种浪漫的生物学是深海海绵在日本被作为 结婚礼物 赠送的原因——这也是一群工程师对水如何通过海绵产生好奇的原因，这有助于它们的俘虏茁壮成长。
该团队推测，海绵引人注目的脊和孔图案改变了生物体内和周围的水流。但是，要进行水下实验以查明每种结构属性的影响在后勤上是不可能的。相反，该团队在意大利最强大的超级计算机之一上运行了一系列模拟，这些模拟历时十年开发而成。“我认为这代表了模拟的最佳状态——一些你无法通过实验完成的事情，”罗马意大利理工学院高级研究主管、发表在 自然 杂志上的新研究的合著者 Sauro Succi 说。
研究人员根据真实海绵的测量数据构建了一个虚拟的三维模型。接下来，他们模拟了数十亿个单独的粒子通过它，无论有没有脊和孔。他们发现，这种生物的多孔格子结构减少了水流的阻力，而脊则缓和了水的力量，并在海绵内部产生了微小的涡流。这些漩涡使海绵的卵子和精子更容易混合，同时使海绵——以及其中的虾——能够更有效地进食。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
罗马托尔维尔加塔大学的研究主要作者 Giacomo Falcucci 表示，耐久性和生育能力这“双重好处”让团队感到惊讶，因为提高繁殖成功率的进化适应通常会损害生物体的其他方面。孔雀美丽但沉重的尾巴就是这种权衡的一个例子。
“看到像这样的研究表明这种复杂的形态确实对流体动力学具有 [有趣的] 影响，这真的很酷，”亚利桑那州立大学的数学家和生物医学工程师 Laura Miller 说，她没有参与这项研究，但在一篇发表在 自然 杂志上的配套评论中撰写了评论。
在未来的研究中，这种模拟方法可以应用于其他流体动力学从未被详细研究过的生物体——Miller 建议珊瑚礁的复杂结构可能是一个目标。此外，金星花篮海绵已经启发了生物材料，包括一种 3D 打印网格，与当前的 桥梁格子结构 相比，它可以承受更大的负载而不会弯曲。共同作者表示，通过了解海绵的流动特性，他们希望减少阻力的设计原则可以增强未来的摩天大楼、潜艇和宇宙飞船。