鑲“金邊”的牙齒有多強(qiáng)

一剪梅

螞蟻、蜘蛛和蝎子等小型節(jié)肢動物通常會咬或刺穿木材和獸皮等堅(jiān)硬物質(zhì)。這是一個了不起的壯舉，因?yàn)榧词刮覀內(nèi)祟惖南掳图∪夂軓?qiáng)壯、牙齒很堅(jiān)硬，也很難直接嚼動一塊牛肉干，更不用說一大塊樹皮了。新的研究揭示了是什么讓切葉蟻咬得更有勁——它們滿嘴都是金屬鑲邊的牙齒（確切說是口器的上下顎，起著牙齒的作用）。研究人員說，借助功能強(qiáng)大的顯微鏡，他們發(fā)現(xiàn)了切葉蟻頜骨中有一個鋅原子網(wǎng)，使它的牙齒像不銹鋼刀，堅(jiān)韌耐用。這種鋅分布平滑，在螞蟻的牙齒邊緣形成一個個細(xì)小的鋸齒，并使它們在很長一段時間內(nèi)保持鋒利。

來自美國俄勒岡大學(xué)的生物學(xué)研究人員認(rèn)為，螞蟻和其他金屬牙節(jié)肢動物利用鋒利的牙精確地施加壓力，切割樹葉或獸皮。研究團(tuán)隊(duì)從先前的研究中了解到，螞蟻的牙齒含有大量的鋅。但是他們很想知道這些金屬原子是如何排列的，以及它們?nèi)绾螏椭浵佂瓿梢У膭幼?。通過離子束顯微鏡，他們檢查切葉蟻牙齒咬合前后的成分組成，并計(jì)算出牙齒的硬度、鋒利度和耐久性。巴西巴拉那聯(lián)邦大學(xué)的生態(tài)學(xué)家也發(fā)現(xiàn)，螞蟻的下顎與人的下顎大不相同。從防御到窩的修整，螞蟻都要依靠牙齒來完成，因此需要牙齒保持鋒利的尖頂狀。

人的牙齒覆蓋著一層琺瑯質(zhì)，這是一種富含鈣的物質(zhì)，是人體內(nèi)最堅(jiān)硬的物質(zhì)。如果在電子顯微鏡下觀察琺瑯質(zhì)，你會發(fā)現(xiàn)鈣和磷酸鹽分子在碳、氫和氧原子周圍形成了大塊的晶體基質(zhì)。這些晶體是保持牙齒強(qiáng)壯的原因。相比之下，螞蟻下顎內(nèi)側(cè)邊緣的微小鋸齒狀“牙齒”表面覆蓋著一層光滑的蛋白質(zhì)與鋅的混合物，蛋白質(zhì)與鋅交錯排列。這種被稱為“重元素生物材料”的材質(zhì)，與人類牙釉質(zhì)的強(qiáng)度相當(dāng)。不過，琺瑯質(zhì)中的塊狀磷酸鈣晶體不能形成鋒利的邊緣，這就好比碎石塊無法變成一把刀，然而鋅不會形成塊狀晶體，它在整個蛋白質(zhì)混合物中保持均勻分布。這種良好的有序排布使得牙齒的邊緣鋒利，也使螞蟻的牙齒更適合切割。

其他無脊椎動物也都將鋅或錳武裝到自己的牙齒中。研究小組發(fā)現(xiàn)，巨大的蛤蜊蠕蟲的下顎中含有高達(dá)18%的鋅。類似的，蝎子的毒刺和蜘蛛的毒牙使用鋅原子和錳原子的混合物，以確保這些細(xì)長的針狀結(jié)構(gòu)能夠刺穿堅(jiān)韌的肌肉而不斷裂。