材料科学家发现，沙漠蝗虫的下巴会磨得更锋利

鲨鱼一生都在掉牙齿，取而代之的是一种无休止的旋转Rolodex，而人类当然只能得到我们的两套。众所周知，海狸的牙齿一生都在长，为了防止受伤，必须把它们磨掉

《界面焦点》杂志上的一项新研究现在将另一种动物——沙漠蝗虫——放入了自我锐化的场景中

东北大学物理学研究副教授Ulrike G.K.Wegst发现，蝗虫的外骨骼会在其下颌骨中积聚锌，从而使其“铲状口器”变硬；根据研究&mdash；相对于周围的角质层

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

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；例如在需要打开和关闭的钳口周围&mdash；而在其他情况下，它需要显著的硬度

与Tü大学的生物学家Oliver Betz合作进行；来自欧洲同步加速器的bingen和Peter Cloetens，这项研究检查了蝗虫下颚的锌硬化部分是如何在使用时使其锋利的

蝗虫的下颚与人类的下颚没有什么不同，尽管蝗虫的下颚是水平张开和闭合的，但其中一组与另一组略有重叠

当两半相互倾斜时，硬化的边缘会相互磨尖

视频S1来自沙漠蝗虫（Schistocerca gregria），它们用自磨剪刀状下颚进食。来源：界面焦点（2024）。DOI:10.1098/rsfs.2023.0069

Wegst专门研究材料科学，通过使用同步加速器，沿着下颌骨发现了一个明显的“锌边缘”内衬&mdash；一种粒子加速器&mdash；同步辐射光的好处在于它的强度：“我们可以将光谱缩小到非常窄的能量。事实上，我们可以使它成为单色的，”Wegst说，“所以我仍然有足够的能量来成像，但我也可以准确地定位这种能量。”然后，Wegst可以识别蝗虫下颚较硬的前缘是如何在使用时切掉周围较软的几丁质的，从而保持更锋利的边缘

Wegst说：“我试图在我的刀刃上获得高硬度”，它可以承受高度研磨的木质材料。她继续说道，为了“确保刀刃尽可能长时间保持锋利”，可以“通过让其中一个刀刃与另一个刀刃摩擦来实现。因此，每次切割东西时，它也会自行打磨。”

但磨损是不可避免的，尽管有Wegst所说的“非常聪明的机制”。最终刀刃会磨损；但是，Wegst指出，蝗虫会定期脱落外骨骼，重新长出坚硬的外壳和富含锌的口器

Wegst认为，想象一下用钝刀而不是锋利的刀。“切割需要更多的能量，所以对于需要进食和保存能量的动物来说，高效的切割机制实际上是一种生存策略。如果我有钝的切割工具，并且六周后我就要拿到新刀了，我可能会在这两者之间挨饿。”

“具有自磨机制的动物处于优势，”她继续说道，“但蝗虫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”。“这似乎是一种平衡，生物体“只在最需要锌的地区保持有效分布”。

锌是如何到达下颌的，蝗虫是如何消耗足够的锌的，这仍然是有待进一步研究的悬而未决的问题

虽然它们可能在那里，但Wegst表示，“我们还没有看到另一个物种&hellip；在那里，我们的刀刃彼此之间有着相似的排列。”

但是Wegst也预见到这项研究会产生仿生设计思想。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”。“只要我的结构需要生存”，将“资源放置在特定区域，使其具有耐受性、弹性和长寿命”的简单原理提供了很多可学习的东西