鲨鱼一生都在掉牙齿，它们的牙齿就像没完没了的旋转Rolodex，而人类当然只有两套。众所周知，海狸的牙齿一生都在生长，为了防止受伤，必须把它们磨掉。

　　出现在《界面焦点》杂志上的一项新研究现在把另一种动物——沙漠蝗虫——放入了自我锐化的行列。

　　东北大学物理学副教授Ulrike G. K. Wegst发现，蝗虫的外骨骼在下颌骨中积累了高浓度的锌，根据研究，锌会使它们的“铲子形口器”与周围的角质层硬化。

　　蝗虫的外骨骼由几丁质组成，这是一种纤维材料，与植物中的纤维素没有什么不同，在昆虫和甲壳类等海洋生物中都很常见。

　　动物的几丁质因用途而异。在身体的某些部位，它需要灵活性。在需要打开和关闭的下巴周围，在其他地方需要相当的硬度。

　　这项研究是与

　　宾根大学的生物学家奥利弗·贝兹(Oliver Betz)和欧洲同步加速器(European Synchrotron)的彼得·克洛滕斯(Peter Cloetens)合作进行的，他们研究了蝗虫下颌骨的锌硬化部分在使用时是如何磨利自己的。

　　蝗虫的下颚与人类的下颚并没有什么不同，它们的下颚与人类的下颚有轻微的重叠，尽管蝗虫的下颚是水平张开和闭合的。

　　当这两半互相擦过时，坚硬的边缘相互磨尖。

　　韦格斯特是材料科学方面的专家，他通过使用同步加速器(一种粒子加速器)，利用“单色能量x射线”，在下颌骨上发现了明显的“锌边”。

　　同步加速器光的好处在于它的强度:“我们可以将光谱缩小到一个非常窄的能量。事实上，我们可以把它变成单色，”Wegst说，“这样我仍然可以有足够的能量来成像，但我也可以准确地定位这些能量。”

　　材料对x射线的吸收是不同的，由于同步加速器光束的狭窄，研究人员可以采用减法成像的过程来“一方面测量锌的量，”韦格斯说，“更容易看到它在三维空间中的分布。”

　　在建立蝗虫下颚的三维模型时，Wegst可以识别出蝗虫下颚坚硬的前缘是如何在使用时切断周围柔软的几丁质，从而保持更锋利的边缘。

　　韦格斯特说:“我想在刀刃上获得的是高硬度”，可以承受高磨料和木质材料。她继续说，为了“确保切割边缘尽可能长时间地保持锋利”，可以“通过其中一个边缘与另一个边缘摩擦来实现”。所以每次它切割东西的时候，它也在磨砺自己。”

　　但磨损是不可避免的，尽管Wegst称之为“非常聪明的机制”。最终，边缘会磨损掉——但韦格斯特指出，蝗虫会定期脱落它的外骨骼，重新长出它的几丁质外壳和坚硬的富含锌的口器。

　　想象一下，用一把钝刀而不是一把锋利的刀。“切割需要消耗更多的能量，所以对于需要进食和保存能量的动物来说，有效的切割机制实际上是一种生存策略。如果我有钝的刀具——六周后我会得到我的新刀——我可能会在这期间挨饿。”

　　“具有自锐机制的动物具有优势，”她继续说，“但对于蝗虫来说，消耗尽可能多的锌并将其分配到外骨骼的适当区域也很昂贵。”“这是一种有机体似乎正在打破的平衡，”只在“最需要锌的地区”保持有效的分布。

　　锌如何到达下颌骨，以及蝗虫如何消耗足够的锌，仍有待进一步研究。

　　虽然它们可能存在，但Wegst说:“我们还没有看到其他物种……我们彼此之间有类似的尖端排列。”

　　但Wegst也预见到仿生设计理念将从这项研究中兴起。但这并不意味着要设计一对一的副本。相反，她说，“仿生学”意味着“理解功能原理”。

　　Wegst说，“只要我的结构需要生存下去，就把资源放在特定的区域，使其具有抗破坏能力、弹性和寿命更长”，这一简单的原则提供了很多值得学习的东西。

　　本文由东北环球新闻news.northastern.edu转载。