研究發現特殊的外殼可保護南極扇貝不受冰層堆積的影響
南極水域的生活條件是,物體和生物甚至在水下也會結冰。這是極地地區海洋旅行的一個主要問題。所謂的超冷水,其溫度剛好低於冰點。由於含鹽量高,南極洲的水的冰點約為-1.9°C,但要冷上約0.05°C。最小的干擾如沙粒或表面都會導致這種超冷水結冰–有時還會給不能在冰凍中生存的生物帶來致命後果。
南極扇貝Adamussium colbecki就能抵抗這種情況,化學家Konrad Meister知道。Meister是阿拉斯加大學的教授,也是美因茨的馬克斯-普朗克聚合物研究所(MPI-P)的Mischa Bonn部門的研究小組的負責人。在南極洲的一次考察中,潛水員將他的注意力吸引到了這種具有高效冰層保護機制的扇貝上。Meister說道:“我們的潛水員報告稱,他們從未在這種本地扇貝物種的表面觀察到大規模的冰。”
由幾個MPI-P研究小組及俄勒岡大學的成員組成的國際研究小組懷疑,該扇貝物種在進化過程中形成了一種特殊的表面結構,可以保護它不結冰。當溫暖地區的扇貝具有無序或光滑的殼表面時,南極物種具有一種微觀的、非常規則的結構。
顯微鏡下可以看到在其外殼上呈放射狀運行的小脊。這些脊線確保水優先在那裡凍結。如果凍結過程繼續下去就會形成一個連續的冰層,並只停留在脊上。由於冰和殼之間的附著力很低,因此最小的水下流動可以再次沖掉冰,這樣扇貝就不會被凍結。
除了顯微鏡研究外,研究小組還用南極和來自較溫暖地區的扇貝進行了結冰實驗。結果發現,去除南極扇貝上的冰層所需的力量遠遠小於其他物種。
Konrad Meiste人說道:“令人激動的是,進化顯然給了這種扇貝一個優勢。基於仿生學原理的新技術應用是可以從無冰殼的知識中想像出來的。如不結冰的表面可能對極地航運非常有趣。”
研究人員現在已經在科學雜誌《Communications Biology》上發表了他們的研。