雄性沙漠沙雞可能沒有什麼好看的，但是它腹部的羽毛使它具有吸收和攜帶水的獨特能力。研究人員首次仔細檢查了羽毛的結構，以了解它們是如何吸水的，以及這一過程是否可以為人類所用。

當你想到羽毛的時候，你可能會想到它們排斥水的能力。但雄性沙漠沙雞的腹部羽毛卻不是這樣。它可以來到一個水坑，將水吸收到它的羽毛中，在沙漠中飛行超過12英里（20公里），並且仍然有足夠的水來滿足自己的巢穴所用。當你考慮到它在以大約40英里/小時（64公里/小時）的速度飛行時，可以保持大約15%的體重在水中，這是一個驚人的成就。

1896年，鳥類學家和保護主義者埃德蒙-米德-瓦爾多首次注意到沙雞的載水能力，當時他正在圈養這種鳥。可悲的是，當他向其他人報告他的發現時，沒有人相信他。直到1967年，湯姆-凱德和戈登-麥克林在《禿鷹》雜誌上報告了他們對沙雞在水坑的觀察，科學界才注意到。

現在，來自約翰霍普金斯大學和麻省理工學院的研究人員利用現代高分辨率顯微鏡和三維技術，獲得了一個從未見過的關於這些羽毛的保水能力的外觀。他們使用了一隻雄性成年納馬誇沙雞的腹部羽毛，該沙雞常見於納米比亞、博茨瓦納和南非。

通過使用掃描電子顯微鏡、微型計算機斷層掃描、光學顯微鏡和三維攝像，研究人員能夠觀察到腹部羽毛的軸，其寬度只有人類頭髮的一小部分，以及更小的倒鉤。這些微小的鉤子提供了機械結構和空氣動力學的完整性。

乾燥的納馬誇沙雞腹部羽毛內部區域的掃描電子顯微照片，顯示出鉤軸、與鉤軸相鄰的鉤體的螺旋線圈以及鉤體在螺旋線圈之外的直的纖維狀延伸。

然後，他們研究了將乾燥的羽毛浸入和浸出水的過程，並在極大的放大鏡下觀察羽毛的結構吸收液體的情況。

“當你做這種工作時，你甚至不能呼吸，否則你就會把它吹走，”該研究的共同作者約亨-穆勒說。

一般來說，鳥類的羽毛有一個中心軸，上面有更小的倒鉤，而這些倒鉤上又有更小的倒刺。但是在乾燥的沙雞羽毛中，羽毛的內側區域的倒鉤在其底部呈螺旋狀盤繞，然後伸直。在外區，倒鉤是直的，而且長得多，呈流蘇狀排列。

研究人員發現，在潮濕的羽毛中，內區的倒鉤小而靈活，因此，表面張力足以使直的部分彎曲成撕裂狀結構，以保持水分。外區的倒鉤和倒刺捲曲在內區的結構周圍，幫助保持水的位置。在乾燥時，這些結構又恢復到它們的原始形式。

穆勒說：”看到大自然如何設法創造出如此完美有效的結構來吸收和保持水分，這超級令人著迷。從工程的角度來看，我們認為這些發現可能會導致新的生物啟發的創造。”

雖然以前認為表面張力使羽毛能夠保持水分，但這項研究表明，羽毛各部分的靈活性才是關鍵所在。

研究人員說，這項研究的發現可能會導致有用的人類應用。例如，在沙漠地區，如智利的阿塔卡馬沙漠，那裡缺水，但經常出現霧和露水，羽毛結構的適應性可以被納入集水網中。

“你可以想像這可能是改善這些系統的一種方式，”該研究的共同作者Lorna Gibson說。”具有這種結構的材料可能會更有效地收集霧氣和保持水。”

另一個潛在的用途是設計一個水瓶，它可以容納大量的液體，但當有人在慢跑時，依靠羽毛結構來保持水的移動，例如，慢跑。

穆勒說：”這就是讓我們感到興奮的地方，看到這種程度的細節，這是我們需要了解的，以便利用這些原理來創造新材料。”

研究人員打算3D打印類似的結構，為他們的發現尋求商業應用。這項研究發表在《皇家學會界面雜誌》上。