仿生学－让微生物来为人类“打工”

生物谷

    心有灵犀一点通

    要预测仿生学的走向是很困难的。对于伦敦自然历史博物馆的动物学家安德鲁·帕克来说，他最近满脑子想的却是眼影和口红这两样东西。有一个现象一直令他着迷，那就是，蝴蝶的翅膀为何能产生彩虹般的色彩？

    通过在高倍显微镜下研究蝴蝶的翅膀，并建立相应的模型，帕克教授终于搞清楚，是翅膀的层状结构制造出了闪烁的色彩。帕克解释说，层状结构会产生很强的闪光效果，但是，如果再加上第二个层状结构，从观察角度看波长就不会有大的变化。这意味着无论从哪个角度，你看到的都是同样的颜色。

    层状结构的原理也适用于化妆品和颜料。帕克正在和一家公司合作，开发能模拟蝴蝶翅膀那种独特闪光的口红、眼影和腮红等化妆品。

    给我一双慧眼吧

    并非只有活的动物才能给人以灵感。1995年，帕克教授在华沙参观波兰地球博物馆时，偶然看见了本文开头提到的那只4500万年前的苍蝇琥珀化石。在仔细观察这只安葬在透明的琥珀墓穴中的苍蝇放大图像时，他发现了苍蝇眼睛不同寻常的结构———由一系列棱和槽组成的非常细的条纹。

    回到实验室后，帕克建立了苍蝇眼睛的模型，然后研究它对光的反应。帕克说，那些平行的棱不是把光反射回去，而是有利于光的穿透。由于这种特殊构造，苍蝇的眼睛能吸收来自各个角度的光，使它能在很弱的光线下看清物体。苍蝇的眼睛能看见紫外线，而人眼则不能。

    10年以后，这只化石苍蝇的眼睛结构已经被用于新型光俘获材料的设计。利用现代材料，帕克已经成功地模拟合成了一个苍蝇眼睛。把这种合成的“苍蝇眼睛”应用于太阳能板，可以将能量俘获效率提高10％。

    得来全不费工夫

    对于许多仿生研究来说，最大的困难是能否找到一个可大量生产仿生材料而又经济可行的方法。帕克认为，自然的构造十分复杂，制造仿生材料是非常困难和昂贵的，通常只能得到很少量。

    在2007年6月出版的《自然纳米技术》上，帕克教授提出了利用活细胞来大量生产仿生材料的想法。他认为，与其设计开发昂贵又复杂的工程技术，不如把困难的工作交给自然来完成。

    比如，病毒和细菌就具有巨大的潜力。它们可以自行组装，可以一直生长成你想要的样子。帕克教授已经发现，这是一种简单经济的办法，挑战则在于如何把细胞嵌入你想用的材料中。

    如果能够克服这个困难，病毒、细菌及其它的微生物将会成为未来的工程师和建筑师。不需要基因工程，仅仅改变一下它们的饮食就可以，加一点生长素或许能增加它们的活力。与通常的生产工厂不同的是，它们不需要高温高压和一大堆有毒的化学品。与那些工程材料不同的是，这些自然制造的材料全部可以被生物降解。
    看来，这些不起眼的微生物，将要成为明天环境友好型生产的主力军。