科学家发现壁虎尾巴神奇功能 可决定生死(图)
2008-3-20 10:05:50  新浪科技

壁虎

壁虎向下旋转尾巴使得身体向上

 

在风洞中滑翔的壁虎利用尾巴保持直立

　　新浪科技讯 北京时间3月19日消息，据美国物理学家组织网18日报道，动物的尾巴有何妙用呢？据加州大学伯克利分校的新研究显示，对壁虎来说，和大多数动物不同，它可能关系到生与死。

　　防止跌落

　　据刊登在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文，加州大学伯克利分校的生物学家发现，壁虎依靠它们的尾巴防止从垂直的表面跌落，而且如果真的摔了下来，它们也会依靠尾巴在空中调整自己，就像跳伞运动员一样安全着地。这一发现已经帮助工程师们设计出性能更优秀的攀登机器人，并可能在无人滑翔机或航天器的设计中发挥作用。研究人员表示，或许，设计一种灵活的尾巴可以帮助宇航员在太空工作起来更得心应手。

　　据资深作家、加州大学伯克利分校系统生物学教授罗伯特-弗尔介绍，早先在壁虎身上所做的实验集中在它们独特的脚趾上，脚趾是揭秘它们爬上墙并紧贴天花板的关键所在。6年前，弗尔发现，虽然脚爪帮助壁虎爬上粗糙的表面，但数百万用显微镜可见的脚趾茸毛让它们爬上光滑的表面变成可能。

　　工程师们受弗尔发现的启发，开始研制象壁虎一样的机器人(比如波士顿动力学公司的RiSE(攀登环境用机器人)、宾夕法尼亚大学的“DynaClimber”以及斯坦福大学的机器人“Spinybot”和“Stickybot”，这时他们才发现，尾巴可能是防止机器人在它们爬上垂直表面时倾斜和滑落的“秘密武器”。

　　第五条腿

　　当弗尔和加州大学伯克利分校研究生亚当-尤苏菲回到实验室研究壁虎，尤其是东南亚尾巴扁平的蝎虎，如何利用它们的尾巴时，他们发现壁虎的尾巴对应付光滑表面至关重要。弗尔说：“当我们把所有的壁虎赶上标准的表面时，它们没有滑落，而且没有用它们的尾巴。但当我们换成光滑的表面时，我们发现它们有一个活跃的尾巴就像第5条腿一样防止它们向后翻倒。对尾巴来说这是一个隐藏的功能，它告诉我们很多有关‘活跃的’尾巴如何能影响脊椎动物的表现。”

　　在高速视频的帮助下，研究人员发现，当壁虎的一条腿丧失牵引力时，它会把尾巴贴到表面以防止向后滑倒直到脚趾再次获得抓握力。这一切仅需几毫秒，因为壁虎能以每秒3英尺的速度爬上一面墙，每秒前进换脚30次。

　　研究人员发现，如果壁虎不止一条腿丧失牵引力，它常常会让自己的尾巴平贴着表面以防止在移动中滑落。不管是用贴尾巴还是把尾巴变平的技巧，几乎所有的壁虎都能不费吹灰之力爬上垂直、光滑的墙面。尤苏菲说：“我们确实惊讶地看到，它们能呈60度后倾，回到垂直表面穿过光滑的墙面。”

　　与弗尔合作的工程师如今正在为他们的机器人设计这种“活跃的”尾巴以复制这些在壁虎身上可能是自发的移动。研究人员承认了在其它动物中尾巴的有用性：袋鼠靠着它们的尾巴；变色龙、狐猴和新大陆猴用尾巴抓握；恐龙的尾巴可能用于奔跑和走路时的平衡。不过，和这些更静态的用途不同，壁虎的尾巴在高速的垂直攀登和滑行中起着积极的作用。

　　　四点着地

　　在光滑的墙面实验中，尤苏菲和弗尔注意到其它一些有关壁虎在跌落时的情况。在利用尾巴在空中自我调整后它们几乎总是四点着地。用高速视频记录壁虎从一片假树叶上翻倒的经过，他们发现这些壁虎转动尾巴以便它们的身体翻转朝下，然后伸出腿和脚着地。由于壁虎典型的能储存脂肪的大尾巴，这种空中调整是有可能的。

　　虽然其他研究人员以前就注意到这种着地，但弗尔和尤苏菲有关尾巴作用的发现实属首次。尤苏菲说：“在哺乳动物中空中调整的特点在于脊柱的弯曲和转动。”自1894年以来，研究人员对猫的空中旋转进行了大量的研究，不管有没有尾巴，猫都能四脚着地。他说：“相比之下，壁虎在将近70%的试验中一直保持四肢和脊柱是绝对静止的，只转动了尾巴直到翻转朝下。”