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动物“化学通信”的启示
地球上的动物,如果在其个体之间不能交流寻找食物、逃避敌害和选择配偶等重要信息,它们就不能生存。因此,每种动物都有一套通信联系的独特办法。动物通信使用的“语言”是多种多样的。有些动物使用的是一种“气味语言”。它们发出的有味化学物质,可以用来标明地点、鉴别同类与敌人、引诱异性、寻找配偶、发出警报或者集合群体。我们称这种利用化学物质传递信息的方式为“化学通信”。
但是,负责这项工作的,却不都是鼻子。比如,昆虫是用头上的触角来分辨气味,而海洋哺乳动物鲸都是靠舌头来感知气味的。
前苏联科学家用臭虫做实验。臭虫稍一受压,即散发出臭哄哄的“芳香”质,剂量不大,但足以使周围的“同胞”不再爬向它所在的地方。如果压得重一点,发出的“芳香”质浓度便增大,表示:“我要死啦!”这时附近的臭虫“弟兄们”就屏息静伏,庆幸自己没有落难。
前苏联科学家分离出一种耗子芳香质,表明“老鼠先生到此一游”,涂在鼠夹鼠笼上,前来送死的老鼠大增。后来又分离出另一种芳香质,表明“鼠君游此,心旷神怡”,这下子连警惕性最高的老耗子也顿释疑窦,欢欢喜喜地落入圈套。
昆虫用来吸引异性的“性引诱素”是最有效的传信素,这是保证昆虫延续后代的重要手段之一。借助于性引诱素,雄舞毒蛾能被半公里外的雌蛾所吸引;雄蚕蛾则可找到两公里半以外的雌蛾。而天蚕蛾、枯叶蛾的雄蛾,则能被四公里以外的雌蛾引诱去进行交配。
性引诱素是一种极其微量的化学物质。一只雌舞毒蛾仅能分泌0。1微克性引诱素,但这已足够诱来100万只雄蛾。30个性引诱素分子便能促使一只雄美洲蟑螂产生性兴奋。一只关在笼子里的雌松树锯蝇,其气味能招引约1亿只雄锯绳。由此可见,雄虫的性引诱素接收器是极其灵敏的。雄虫的接收器就是触角上的嗅觉感受器。就作用距离、精确性和反应敏捷等方面来说,昆虫触角要比目前的机载雷达的性能好。可以设想,昆虫触角的结构特征和功能原理将为新型的航空雷达提供设计原理。
经过多年的研究,人们终于搞清了家蚕蛾、舞毒蛾、棉铃虫等昆虫性引诱素的结构,并人工合成了多种“人造性引诱素”。这就给人类提供了一种新型捕杀害虫的有效方法。只要把一种昆虫的人造性引诱素置于涂有虫胶的捕虫器中,这种昆虫的雄虫便会兴冲冲地飞来自投罗网。还可采用一种“扰乱法”来消灭害虫,就是使性引诱素充满有害虫危害地域的空气中,雄虫便无法辨别单个雌虫放出的性引诱素了。雄虫找不到雌虫交配,害虫也就断子绝孙。用这些办法防治害虫,可以避免长期使用化学杀虫剂(农药)所引起的许多不良后果。因此,它同绝育素、拒食素等人工合成的昆虫激素一道,被人们称为先进的“第三代农药”。
海洋动物的启示
事实上,海洋动物已经告诉了我们许许多多有用的知识。以海洋生物为模型,我们已经知道了人体的许多生物过程,知道许多疾病的发病机理及治疗方法。海洋动物和人有着许多相同之处,例如也有DNA、神经系统、血液、激素等,但也存在着某些差异,例如,它们比人体更为简单。正是基于这种相同及差异,科学家们从中获得了许多宝贵的知识。
海虾
新英格兰海虾的整个神经系统非常简单,也是十分理想的实验标本。科学家发现,5—羟色胺,这种与人的极端暴力行为有关的化学物质也存在于海虾体内,研究者也已经从海虾体内分离出能把5—羟色胺输入其血液的神经细胞。有理由相信,一旦科学家知道整个系统和生物化学过程,就能控制海虾的行为,或许有一天还能有效地控制人的极端暴力行为。
鲍鱼
细胞的渐进死亡——老化的细胞必须不断死亡把空间腾让给新生细胞,这是人类想知道的另一个重要的研究课题,其结果会使得人们能更有效地治疗与细胞渐死功能失调有关的某些疾病,如帕金森氏综合症、阿耳茨海默氏综合症及肌肉萎缩等。科学家选择鲍鱼进行研究,幼鲍可以在海水中流动,在发育成熟之后,鲍鱼落到海底,并生出新的肌肉系统把自己固着在礁石上。
目前已培养出在这个过程中控制细胞死亡及生长的基因,并找到一种与细胞渐进死亡有关的酶。
海鞘
即便是那种一簇簇附着船底令人生厌的海鞘,也被科学家派上用常和人等哺乳动物一样,海鞘的肾脏也会蓄积尿酸和草酸钙结晶,从而形成肾结石。有趣的是,海鞘通体透明,无须解剖就可以观察到肾结石的形成。但与人不同的是,这种动物的肾——实际上是肾囊,并没有把草酸钙结晶当作废物蓄积下来,显然,它的肾囊可以对草酸钙结晶进行循环处理。研究发现,海鞘肾囊中有某种化学物质,有很强的抑制草酸钙结石形成的能力,因此,海鞘肾囊流质中的草酸钙几乎不会形成结石。科学家还发现,在海鞘囊中寄居着两种微生物,其中一种似乎能够帮助海鞘的肾囊代谢凝聚成草酸钙晶体,这真是一种奇特的共生现象,如果能分离出这种可能是由微生物制造的化学物质,就有望找到治疗肾结石的特效药。
海洋动物还能告诉我们些什么?这的确令人倍感兴趣。科学家正在进行各种研究,他们都同意这种观点:了解海洋动物,我们就能更好地了解我们自己!
章鱼
生活在水中的章鱼,长有8只长脚,活像8条带子,人们也叫它“人带鱼”。别看章鱼叫鱼,它其实不是鱼,而是一种贝类。
在章鱼的脚上,长有强有力的吸盘,靠吸盘来摄取食物。它们平时嗜好器皿,喜藏匿其中,吸附不出。人们利用它这个怪癖,得益不浅。
希腊的克里特岛,由于煤船的频繁往来装卸,海底堆积了厚厚一层煤。
渔民们常常捉来章鱼,拴在长绳子上丢进海里,让章鱼到海底去抓煤块,然后再把绳子拉上来,煤块也就捞上来了。
章鱼抓煤块靠的是脚上的吸盘,吸盘的构造和人们治病用的拔火罐相似。拔火罐里的燃烧物消耗了罐中的氧气,使罐内外产生了压力差,这就是拔火罐有吸力的原因。章鱼则是利用肌肉收缩排出吸盘内的水,造成吸盘的压力差而产生吸劲的。章鱼吸盘的吸附能力很强,有时甚至能吸住比自己体重大20倍的煤块。
据说,上世纪日本皇室一艘满载朝鲜贵重瓷器的货轮在日本海沉没,尽管知道沉船准确地点,但因潜水员下潜不了那么深,于是求助于章鱼。人们把章鱼系上细绳投入大海,沉至海底,章鱼便觅罐而卧。随后,人们拉起绳子,顽固的章鱼死死吸住器皿不放,于是一个个贵重瓷器被吸拉上来。
章鱼吸盘产生巨大吸力的道理,使研究人员极受启发,他们根据这个原理,制成了真空起重机。这种起重机用吸盘代替了普通起重机的吊钩,工作时像章鱼一样,把装有吸盘的吊臂对准起吊物的光滑部位,就能牢牢地抓住起吊物。用这种起重机,可吊起重30吨的水泥预制板。
在日常生活中,人们也利用了章鱼吸盘的原理。比如我们常见的“真空吸盘式”塑料挂衣钩,这种塑料吸盘只要往玻璃或平整的木板上一按,挤出盘内空气,就能牢牢地吸在上面,一个小小的衣钩可擎住一件大衣的重量呢!
鸟类的启示
自古与人类生活于同一天地的鸟类,是自然的产物。在亿万年的演化进程中,为适应自然界各种复杂的环境条件,鸟类形成特殊的生理构造和生活习性,这对人类的创造发明和科技发展有着启示作用。
鸟与飞机
约在公元1800年,气体动力学创始人之一的英国科学家凯利,曾深入地研究过飞行动物的形态,寻找最具流线型的结构。他模仿鸟翼设计了一种机翼曲线,与现代飞机机翼截面曲线几乎完全相同。法国生理学家马雷曾写过一本研究鸟类飞行的《动物的机器》的书,介绍了鸟的体重与翅膀负荷(即单位翅膀面积所负的重量)的知识。后来,俄国科学家茹可夫斯基在研究鸟类飞行的基础上,提出了航空动力学的理论,正是通过对鸟类的一系列的研究,终于找到了人类