墨鱼,伪装大师,新发现的超能力

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一项新的发现揭示了像墨鱼这样的头足类动物是如18新利最新登入何毫不费力地保持伪装长达一个小时的。工程师们希望借用他们的技巧来开发软体机器人和动态三维地图。罗杰Soffic

墨鱼这种头足类动物以其瞬间改变颜色和质地以融入周围环境的惊人能力而闻名,它们还有另一个新发现的技巧。研究人员发现,这些柔软的生物可以“冻结”它们的伪装面板,并将其锁定在某个位置长达一个小时,而它们的主要神经系统没有任何消耗能量的输入。

这种超能力使它们能够长时间保持伪装,以避免被发现和吃掉。这也帮助它们抓住猎物,因为它们在埋伏时基本上是隐形的。这一发现,发表2018年2月15日发表在《iScience》杂志上的文章不仅揭示了这些海底生物伪装大师的另一种聪明策略,还为那些希望借鉴这种动物的技巧来开发新技术的工程师提供了进一步的指导,比如可以变成三维的地图,以及可以缠绕在人类腿上提供支持的软体机器人。

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和许多发现一样,科学家们发现这一发现几乎是偶然的。研究人员在马萨诸塞州伍兹霍尔的海洋生物实验室合作,试图追踪墨鱼的神经系统是如何指导其皮肤在几秒钟内转变其3d纹理,以融入海带或岩石等背景的。18新利最新登入当他们切开墨鱼身体两侧的两条主要神经中的一条时,他们预计这种动物会失去它的神经伪装在那条神经的对应一侧。但事实上,由墨鱼皮肤上的节点(称为乳头)提供的三维纹理保持完整。

“事实上,当我们第一次看到它时,这真的很令人惊讶,”该研究的合著者、剑桥大学的神经科学家特雷弗·沃迪尔说。“一般来说,当你切断对肌肉的输入时,它只是放松,这就是结束。我们认为我们做错了什么。”

18新利最新登入然而,由剑桥大学神经科学讲师、第一作者帕洛玛·冈萨雷斯-贝利多领导的对这一过程的重复研究表明,这种现象并非偶然。(这些动物没有在手术中死亡,能够继续在MBL设施的水箱中游泳和进食。)该团队的发现是头足类动物中首次发现这种锁住肌肉。沃德尔说,他们认为这是一种类似于蛤蜊和贻贝使用的锁定机制,可以在不消耗能量的情况下封闭。对于墨鱼来说,像任何野生动物一样,依靠消耗的每一卡路里来生存,有一种方法可以在不不断消耗能量的情况下保持伪装,这是一种巧妙的生存策略。

他说:“通常情况下,如果你不断地发送神经信息,就需要不断地使用能量来做到这一点。”“然而,如果你发送信息,然后在长达一个小时的时间内停止发送,这将大大节省成本。”

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鱿鱼也会

研究人员怀疑鱿鱼漂浮在海洋上层水柱上的珊瑚,可能也有同样的能力。乌贼不像墨鱼那样改变皮肤的纹理,可能是因为阻力的增加会使这种粗糙的表面成为一种不利因素而不是优势。但这些头足类动物通过改变它们皮肤的彩虹色来融入环境,有效地改变了太阳光从它们身体上的反射方式。18新利最新登入观察表明,鱿鱼甚至利用它们的彩虹色来18新利最新登入催眠猎物,比如螃蟹,出现在它们的视线中。在研究墨鱼的神经递质时,他们发现乌贼用来控制彩虹色的神经回路惊人地相似。因此,他们怀疑鱿鱼可能有类似的能力来锁定某种彩虹般的外观。

“同样的神经控制似乎控制着墨鱼的乳头和乌贼的彩虹色,”Wardill说。“我们怀疑他们一定有一个共同的控制系统的祖先,但陪审团还没有出来。”

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宾夕法尼亚大学机械工程与应用力学系的助理教授詹姆斯·皮库尔(James Pikul)说,科学家们又发现了头足类动物的另一个巧妙的把戏,这对他来说是一个令人兴奋的消息。皮库尔的研究小组最近借鉴了以前对头足类动物的研究模仿墨鱼快速变化的纹理伪装在合成形式使用硅和纤维网环。他设想利用墨鱼动态改变纹理的能力来生成一个GPS地图,该地图可以平躺在车辆中,然后根据命令,弹出三维空间,为驾驶员提供一个生动、完整的路线轮廓视图。

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未来医疗应用

皮库尔还预测,可以从头足类动物身上借鉴到无穷无尽的医疗应用,包括可以立即弯曲并符合病人受伤腿周围模型的软体机器人,甚至可以包裹并支撑跳动的心脏。为了实现这些愿景,皮库尔预计将从墨鱼身上获得灵感和指导,然后推进它的发展。例如,他设想开发单个人工乳头,不仅可以激活或关闭以匹配周围环境,还可以被提示呈现特定形状,以创建更加微调的表面。

皮库尔说:“大自然已经开始了设计过程,所以我们不必从零开始。”“但最终我们想要超越这些神奇动物的能力。”

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