萤火虫用由水和尿液制成的钓鱼线捕捉晚餐

为了让它们的丝线具有粘性,这些虫子会吐出一种含有尿素的胶水。
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游客们,小心了。萤火虫利用它们著名的生物发光来吸引猎物到沾满由水和尿素制成的胶水的丝线上。“你可以把它涂在衣服上,涂在头发上,它几乎什么都粘,”研究员 Janek von Byern 说。 Victoria Dorrer

在新西兰的黑暗洞穴中,萤火虫会吐出粘稠的丝线来捕捉猎物。这些丝状的钓鱼线上面点缀着看起来主要由水和动物自身排泄物组成的粘稠液滴,科学家们周三在《PLOS ONE》杂志上报道称。这种独一无二的、由尿液驱动的胶水在动物界中非常罕见,可能会启发纸张和木材的粘合剂。

“我们认为这种胶水是昆虫排泄废物的一部分,它们只是把它吐出来……然后粘在丝线上,”共同作者 Janek von Byern 说,他是一名来自奥地利 Ludwig Boltzmann 实验与临床创伤研究所的动物学家。

新西兰和澳大利亚共有九种特有的萤火虫,它们是蕈蚊的幼虫阶段。许多萤火虫生活在洞穴河流周围潮湿的环境中,在黑暗中发出柔和的蓝绿色光芒,吸引昆虫落入它们的陷阱。“它们以为生物发光是天上的星星,所以它们试图飞出去,然后被萤火虫的胶水粘住,”von Byern 说。

一旦猎物被这些闪光的星星捕获,萤火虫就会用口器抓住钓鱼线并将其卷起,将猎物拖回巢穴。然后,它们会回收材料并重新抛出钓鱼线。“它们吃自己的排泄物,然后重新利用,所以它们确实非常高效,”von Byern 说。

为了更好地了解这些钓鱼线,von Byern 和他的团队从新西兰的 Spellbound 和 Hollow Hill 洞穴中采摘了成千上万根丝线。他们发现,当这些液滴脱离极端湿度后会变干。“只有当你回到洞穴中,在这些高湿度条件下,你才真正能够激活这种胶水,”von Byern 说。

这些液滴被发现约 99% 是水,其中还含有一些其他物质,似乎包括尿素(尿液的主要成分)。当周围空气足够潮湿时,尿素晶体就会吸收水分形成粘稠的液滴。

这是尿素首次出现在生物粘合剂中,这使它与蜘蛛等其他动物制造的胶水区分开来。“通常我们有蛋白质,有糖,”von Byern 说。尿素是一种新颖的成分。

与从腹部漏斗腺分泌丝线的蜘蛛不同,萤火虫在口中制造它们的钓鱼线。萤火虫在制造粘稠液滴时,可能会将尿素(以及其他可能的物质,研究团队推测)从肠道中反刍出来。这种独特的配方可能与它们的生物发光有关。“幼虫的粪便只能通过口器排出,因为它们的肠道在发光器官处结束,”von Byern 说。“所以从技术上讲,粪便和尿液就是胶水!”

一种实用的胶水

虽然不如蜘蛛制造的胶水坚固,但萤火虫的胶水也有一些优点,可以启发用于家具、纸张或纸板的粘合剂。

“无论是干衣服还是湿的东西,只要湿度高于 80%,它什么都粘,”von Byern 说。一旦胶水粘合到物体上,即使在更干燥的条件下也能保持粘性。

与其他动物制造的胶水相比,这种胶水的配方更简单,因此模仿起来可能成本较低。而且它经久耐用。“胶水可以稳定数月,”von Byern 说。“钓鱼线在那里悬挂数周而不会损坏……即使两个月后它们仍然立即起作用。”

蜘蛛和萤火虫不是唯一制造胶水的生物。“取决于动物需要胶水做什么,它的成分和强度各不相同,”von Byern 说。一些贝类制造胶水将自己固定在原地,而蝾螈则从皮肤分泌胶水来粘住饥饿的蛇的下颚。

其他动物的胶水可能比萤火虫的混合物更坚固,但它也可能不如萤火虫的胶水用途广泛。“贻贝胶只能在水下使用,蝾螈胶只能在干燥条件下使用,”von Byern 说。

但这些胶水可能在医学领域有其自身用途,von Byern 说。蝾螈和蜗牛可以启发伤口敷料和皮肤粘合剂。“藤壶(barnacle)的海绵状粘合剂可能适用于软骨或骨折,因为它很稳定,而且非常轻巧,”他说。

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来自蝾螈的胶水。萤火虫不是唯一制造自己粘合剂的动物,但这些胶水大多更复杂,科学家们需要更长的时间来表征。Janek von Byern
 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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