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蜥蜴以掉落尾巴而闻名 ， 但也许更大的问题应该是：既然这么容易掉落 ， 那它们的尾巴是如何保持下来的？答案可能在于蜥蜴尾巴的内部结构 。 研究人员在2月18日的《科学》上说 ， 蜥蜴的尾巴上有一种由尖刺、微柱和纳米小孔组成的分层结构 ， 这种结构足够紧密 ， 让蜥蜴能够应对大多数震动 ， 同时在紧急情况下能够让尾巴脱落 。
失去尾巴并不理想 ， 但相比而言被捕食者吃掉更糟糕 ， 蜥蜴可以依靠复杂的内部结构来保持尾巴 ， 直到需要失去它们的时刻
在动物王国中 ， 自残是一种常见的防御策略 ， 包括许多蜥蜴物种都有这种行为 。 但这是一个带有风险的设计 ， 因为可拆卸的肢体会增加由于小的颠簸和障碍而意外丢失的风险 。 “它必须找到合适的连接程度 ， 这样它就不会轻易脱落 。 但它也应该在需要的时候脱落 ， ”纽约大学的生物工程师Yong-Ak Song说 。 “这是一个很好的平衡 。 ”
蜥蜴的尾巴由一系列的部分组成 ， 这些部分排成一排 ， 就像电线的插头插入插座一样 。 它可以沿着这些被称为“断裂面”的位置断裂 ， 这取决于蜥蜴需要牺牲多少尾巴 。 在每个部分之间 ， 由8个圆锥形的肌肉束排列成一个尖刺整齐地插入到相对光滑的插槽中 ， 每根尖刺的表面依次覆盖着大量蘑菇状的微柱 。
【蜥蜴如何防止尾巴意外脱落】蜥蜴尾巴的每个部分之间的“断裂面”(图中圆圈表示其中一个部分)是易受意外破坏的弱点 。 蜥蜴已经发展出一种纳米尺寸的复杂结构 ， 帮助尾巴在轻微的碰撞和摆动时保持而不会脱落 。
为了揭示这一结构的功能 ， Song和他的同事们首先用轻微的拖曳拔掉了三种蜥蜴的尾巴 ， 然后在扫描电子显微镜下分析了这些断裂的尾巴 。 放大后可以发现 ， 每个蘑菇状突起的微柱上都布满了小孔 。
蜥蜴尾巴上的每个部分都包含8个锥形肌肉束(左图) ， 它们的作用就像插座的插头 ， 放大后可以看到覆盖着纳米孔的蘑菇状微柱(右图) 。
研究人员还注意到 ， 尖刺表面的微柱在插槽的内壁上留下了轻微的印痕 ， 就像手指轻轻压进黏土里一样 。 这让人感到意外 ， 他们原以为微柱会在插槽内完全锁死 ， 就像尼龙搭扣 。 正相反 ， 凸起和微柱没有提供任何额外的吸附力 ， 用来确保尾巴不会脱落 。 由于怀疑微柱扮演了额外的角色 ， 研究小组用聚二甲基硅氧烷(一种橡胶状、肉质状的材料)制造了蜥蜴尾巴的复制品 ， 用以模拟尾巴与身体分离的过程 。 这使得研究人员可以研究在尾巴拔断过程中起到作用的力量 ， 他们发现 ， 微柱之间的裂缝以及微柱表面上的小孔 ， 减缓了初始断裂的扩展 。
为了将尾巴的各个部分连接在一起 ， 尖刺整齐地插入相应的插槽(如左图周围深色的部分) 。 插槽的内壁(右图的特写)相对光滑
Song说:“如果有一个裂缝进来 ， 遇到一个空洞的孔隙 ， 那么裂缝就会停止 ， 然后它就会失去扩张的能量 。 ”换句话说 ， 断裂的开始可以在它的路径上停止 。 每个凹痕和沟槽都有帮助 ， 对于相同的尖刺结构 ， 表面具有微柱可以比没有微柱提高15倍的吸附力 。 尖刺、尖刺上的微柱和微柱上的小孔 ， 蜥蜴尾巴的分层结构之间实现了一种平衡 ， 不太松 ， 也不太紧 。 这种进化对蜥蜴提高生存很重要 。 虽然自残有助于防止蜥蜴成为捕食者的午餐 ， 但它也同样是一种昂贵的防御机制 ， 尾巴的脱落会影响蜥蜴奔跑、跳跃、交配和逃脱未来捕食者的能力所以 ， 蜥蜴只有在万不得已的时候才会放弃它的尾巴 。
本文参考Sciencenews文章 ， “How lizardskeep detachable tails from falling off” ， 如有兴趣还可查阅原文 。
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