以花蜜为食的蝙蝠是哺乳动物中新陈代谢最快的,每天消耗一半的体脂,因此它们必须几乎无时无刻不在进食。为了有效地吸食食物,蝙蝠进化出了特殊的舌毛,帮助它们在每次舔食时尽可能多地吸食甜蜜的花蜜。这一发现借助高速视频成为可能,可能有助于开发新的医疗设备。 蝙蝠的舌头就像哺乳动物的阴茎一样,吸饱血后变硬。这种蝙蝠是Glossophaga soricina ,又称帕拉斯长舌蝠,生活在中美洲和南美洲。这项新研究的首席研究员 Cally J. Harper 解释说,生物学家已经知道它有毛茸茸的舌头,但他们认为这些纤维是被动的,只是在舌头四处游动时伸出来。她发现它们是主动的,吸饱血后会改变方向,充当小花蜜勺。 哈珀告诉《大众科学》杂志:“当我们感到寒冷时,我们手臂上的毛发就会竖起来——有点像那样,只不过毛发竖起是由肌肉驱动,而在这种情况下是由血管驱动。” 另一个类比是:蝙蝠的舌头就像哺乳动物的阴茎一样,充血后变硬。只是速度要快得多。 哈珀使用 Phantom v10 高速摄像机以每秒 500 帧的速度拍摄蝙蝠进食的过程。慢下来后,视频清晰地显示舌头纤维(称为乳头)垂直于其他肌肉伸展。无论蝙蝠是否真的将舌头伸入花蜜中,这种情况都会发生,这表明这不是对表面张力的被动反应。这是一个液压过程——与使海星腿移动的过程相同,也是使哺乳动物阴茎勃起的过程。 “当我们第一次想到这一点时,我们觉得‘这些舌头不可能是液压的。’大多数液压结构往往很慢,”哈珀说。“海星的四肢,哺乳动物的阴茎勃起机制,确实很慢,但这件事发生在 40 毫秒内。” 她和布朗大学的同事在从死蝙蝠身上切除的舌头上进行了测试。他们往舌头上注入了盐水作为血液的替代品,发现舌头在向外弹起时会变细,同时变长。当这些肌肉收缩并增加舌头的长度时,它们会将血液(或盐水)挤入乳头尖端:这是一个液压过程。“这是一举两得,”哈珀解释说。 许多其他哺乳动物使用强有力的舌头将液体送入嘴中——狗和猫的高速视频显示,它们卷曲的舌头将液体向上推。但是当我们的宠物喝水时,大量的液体会落回碗里(或落到地板上)。哈珀说,蝙蝠的情况并非如此。花蜜滴被乳突捕获,更多的液体进入蝙蝠的嘴里。这是一种进化优势,可以解释为什么只有少数物种存在如此复杂的结构。她补充说,帕拉斯蝙蝠的近亲也有舌毛。 蜂鸟还拥有独特的舌头结构,帮助它们获取尽可能多的花蜜。因此,具有类似新陈代谢的以花蜜为食的蝙蝠也应该具备一些舌头技巧。 哈珀明天将进行毕业论文答辩,她对哺乳动物舌头在进食过程中的工作方式很感兴趣,并决定将重点放在蝙蝠身上,因为蝙蝠身上的毛发很不寻常。但现在她想将这一发现转化为潜在的新型医疗设备。她解释说,一种能够通过液压改变形状和结构的设备可能对一系列外科手术有用。 “模仿这些舌头的技术对于在手术期间保持血管畅通或保持部分肠道畅通特别有用,”她说。“在现有的一些血管成形术和胃部手术技术中,工具是由这些金属刚性材料制成的。我认为,如果我们能制造一种柔软而有弹性的医疗工具,并可能将对血管的损伤降到最低,那就太好了。” 哈珀的论文本周发表在《美国国家科学院院刊》上。 |
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