壁虎脚趾上的秘密

朱崇恺

 在同步加速器显微镜中得到的壁虎脚趾刚毛示意图，绿色薄片代表角蛋白，灰色波浪线代表脂质分子

壁虎以脚具有特别的抓地力而闻名，这种“超能力”来自它们脚趾上的皮肤长有一套精密的黏附結构：极细极密的刚毛。美国国家标准与技术研究院使用同步加速器显微镜，发射高能X射线分析了这些刚毛的表面结构，发现它们被一层1纳米厚的防水脂质分子超薄膜包裹着。

脂质是疏水性小分子，它们可以推开刚毛下方任何的水分，使它们能够与物体表面更紧密地接触，更有助于壁虎保持对潮湿表面的抓地力。刚毛本身由角蛋白构成，类似于人类头发和指甲中的角蛋白。研究表明，角蛋白纤维沿刚毛方向排列，这可能有助于它们抵抗磨损。

壁虎脚趾上的刚毛很灵活，其末端与攀爬表面紧密地接触，两种材料中的电子相互作用，产生一种称为范德华力的吸引力。当需要移动脚时，壁虎会改变刚毛的角度，打断范德华力，从而迈出下一步。

很多产品深受壁虎脚趾抓地启发，包括具有刚毛状微结构的胶带。