北极熊皮毛为何不易结冰?
2025/03/05 | via.媒体 美国《华盛顿邮报》网站 | 收藏本文
白色的皮毛、肥嘟嘟的皮肤、锋利的爪子,北极熊似乎完美适应它们在北极的寒冷栖息地。
现在,研究人员发现北极熊还有另一种意外适应北极的特性:油滑的皮毛。令人惊喜的是,这种特性可能会帮助我们找到“永久化学物质”的替代品。“永久化学物质”是一类广泛使用的化合物,与人类的一系列健康问题有关。
1月29日发表的一项研究结果表明,北极熊皮肤中腺体分泌的一种油性物质有助于防止它们的皮毛在零摄氏度以下的气温中结冰。北极熊天然油滑毛皮的防冻能力可以媲美一些涂有永久化学物质、最先进的人造纤维,这些化学物质可用于隔油隔热、防水防冻。
通过重构北极熊皮毛抵御结冰的能力,研究人员希望开发出比这些有毒化学物质更健康的替代品。挪威卑尔根大学的研究人员博迪尔·霍尔斯特说:“如果我们以正确的方式做这件事,我们就有机会让它们变得环保。这当然就是我们此项研究的灵感。”霍尔斯特是发表在美国《科学进展》杂志上的这份研究报告的作者之一。
身为一名物理学家的霍尔斯特通常不会思考和北极熊有关的问题。但大约5年前,她观看的一个德国电视节目提到了北极动物,这让她好奇这些动物潜入水中后是如何保持皮毛不结冰的。
北极熊光滑的皮肤是其作为捕猎者的一大优势。北极熊潜伏在海冰洞口附近,等到海豹浮出水面,它们就一下捕获了下一顿美餐。北极熊靠腹部滑动,同时皮毛和冰之间的摩擦力极小,这种能力有助于避免让海豹注意到它们。霍尔斯特说:“我就在想:‘呀,这太有趣迷人了。这怎么可能呢?’”
因此,霍尔斯特召集了一支由十几名科研人员组成的团队来破解这个谜团。她说:“当你说出‘北极熊’这个神奇的词时,每个人都想加入。”
为了测试北极熊皮毛的抗结冰能力,研究人员在多种样本上冻结了冰块,这些样本包括浸洗过和未浸洗过的北极熊皮毛、附着在人造头皮上的人类头发,以及含有全氟烷基和多氟烷基(PFAS)物质的滑雪设备。
与人类的油性头发和洗去油脂的北极熊毛皮样本相比,北极熊的油性毛皮和含有PFAS的滑雪设备不易黏附结冰。一项化学分析显示,北极熊皮毛上的油脂——科学家称为皮脂的一种物质——含有一种胆固醇和其他脂质的混合物,使其与其他哺乳动物的皮脂区别开来。
这种独特的配方就是北极熊皮毛不易结冰的原因。北极熊国际协会的生物学家杰夫·约克说,这项新研究“证实了我们这些接触过北极熊的人所了解的事情”。他说:“当我们把它们带到地面上,安全地用药让它们镇静下来,它们出奇地干燥”。约克没有参与这项研究。他补充说,直到现在,“我们才知道”北极熊皮毛抗结冰能力背后的“机理”。
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