中國科學家揭示豬籠草“油嘴滑蟲”機制

菲律賓特有“食肉植物”豬籠草吃蟲子眾所皆知，但其“嘴唇”即口緣區，在濕潤環境下，不需要外部能源推動即可輸送液體的奇特現象，被北京航空航天大學和中科院理化所研究團隊發現。合作團隊還通過解析豬籠草“嘴唇”的微觀結構，揭示豬籠草“油嘴滑蟲”液膜自動搬運液體、致使昆蟲無法駐足而滑落入籠的機理，并建立了液膜輸運的理論計算模型。

這項有趣的研究成果以“”為題，于4月7日在線發表在《自然》上。

據悉，模擬豬籠草“嘴唇”研制潤滑材料，哈佛大學曾有研究，而豬籠草“嘴唇”為何能長時間保水儲水保持濕潤？科學界還不曾有深入探究。

在國家自然科學基金重大項目《精準微創手術器械創成與制造基礎》、《超浸潤表面材料項目群》等的支持下，長期從事化學仿生學研究的中科院院士江雷和北京航空航天大學開展仿生微納制造研究的教授陳華偉、張德遠走到了一起。自2013年開始，他們共同對豬籠草“嘴唇”的微觀結構與功能及其成分之間有何種關聯，展開了研究。

在實驗中，陳華偉、張德遠團隊發現，豬籠草“嘴唇”具有連續搬運能力是其保證濕滑，讓昆蟲類動物站不住腳的根源。在此發現基礎上，合作團隊模擬豬籠草口緣區表面結構進行了壓印成形，成功復制了豬籠草口緣區的工作機制，使生物功能轉移制造成為現實。江雷團隊則在理論上進一步給與提升，對這一現象進行了數學分析計算和模型建立，使人類廣泛應用豬籠草“嘴唇”的功能成為可能。

“仿生研究的最終目的在于應用。豬籠草口緣區輸運的是水，人類若想應用這種生物功能，需要運送的除了水，還可能是油，或其他液體物質的輸送，這就需要建立理論基礎。”江雷指出。

學術界不少人明白，這項成果發展了傳統的泰勒毛細升理論。這一成果不僅僅是一項新的重要發現，且因仿生設計制造成功和理論模型的建立，應用前景將不可估量。

審稿專家認為，該研究令人興奮的是，借鑒生物的精美設計，人類可巧妙地創建非常規工程解決某些難題。雖然這樣的工程難以推測出形貌，但新的解決方案已閃耀著光芒。

豬籠草口緣區這種無功耗的微量輸運，勢必為人類在節約動力能源方面發揮諸多想象。若應用于農業生產的滴灌，包括提取地下水，將可節約大量電力能源。