水母使用高功率的“注射器”将毒液射入您的皮肤

总有一天,我们可以利用这些机制来进行药物递送或先进技术。

“刺痛”一词对与水母意外近距离接触的突发剧痛来说,实在太过轻描淡写了。那种疼痛如剃刀般割入你的身体,你的皮肤在攻击部位剧烈地、呈红色地抗议。幸运的是,绝大多数水母对人类而言并非致命,而且大多数情况下,水母蜇伤的痛苦会很快地、仁慈地结束。

但是,这些没有大脑的生物——是的,它们真的没有大脑——是如何造成如此大的痛苦的呢?水母属于刺胞动物门(Cnidaria),这是一类包括水母、珊瑚和水螅的动物。这些生物大多拥有刺细胞(nematocysts),刺细胞基本上是装有毒液的生物注射器胶囊,可以高速射出体外,刺穿甲壳类动物的外壳,穿透鱼类的鳞片,或者射穿人类的皮肤。

研究人员 Uri Shavit 在一份声明中说:“作为对环境化学变化或物理接触的反应,胶囊内部压力会增加,针状结构会以超过每秒 50,000,000 米的巨大加速度弹出——这是步枪子弹加速度的一百倍。”

Shavit 与来自海法大学和以色列理工学院的同事一起设计了一项实验,以弄清楚这种针状结构是如何在水中移动的。他们于周四在《英国皇家学会界面杂志》上发表了他们的发现。

此前的研究表明,胶囊可能通过所谓的“渗透势”获得动力,即这种微小结构——仅横跨 10 微米——利用其体外海水和体内水分之间不同的化学性质,利用它们之间的差异以高速射出其针状武器。

然而,这项新研究发现,不仅是胶囊利用了渗透势,针状结构也利用了渗透势。在显微镜下,研究人员观察到在水中静置的“游牧水母”(Nomad jellyfish)的刺细胞在水中射出,然后射入油溶液中。油对水母没有渗透势可利用,针状结构在油中的移动速度比在水中慢了三个数量级。

这意味着,针状结构不是像子弹一样从胶囊中射出,而是被针尖本身通过水拉动——你可以将其想象成一种痛苦的火车。

了解水母如何蜇人可以帮助生物学家了解其他动物在这种攻击下的防御机制,甚至可以帮助我们为自己提供更好的防御。

该论文的另一位作者、生物学家 Tamar Lotan 正在积极寻找利用水母蜇伤的方法——或者至少,不被它们所伤。她的初创公司之一 Nidaria 生产的防晒霜也旨在保护您免受水母的侵害。Lotan 共同创立的另一家公司 Monterey Bay Labs 正在开发一种凝胶,该凝胶将海葵的刺细胞用于药物递送,让您可以将注射剂涂抹在皮肤上,而不是用机械注射器刺穿自己。

作者指出,对这些水母生物力学的研究还可以帮助制造渗透性纳米管,这些纳米管可以在医学领域得到应用,甚至可以用来发电。

与此同时,请留意水母。尽管它们射出毒液的注射器令人惊叹且具有技术上的应用性,但您并不想近距离体验这种特殊的自然奇观。

 

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