分泌黏胶的海洋生物教我们如何制作胶水

如果我们可以利用贻贝，牡蛎和藤壶产生的坚固黏附力，哪怕在潮湿，有暴风雨的海岸线上也不会移动，将会怎样呢？跟随科学家乔纳森 · 威尔克一起探寻动物们自己制作黏合剂的奇妙世界，并且预览一些通过研究它们，人们可做到的神奇事情。

我想邀请你们加入这趟
野外实地考察，

我想去海边，
就带你们去海边，

享受带有海水盐味的空气。

然后一直走到岸边，

你会发现我们正被海浪包围着，

所以我们很难站稳。

但是现在，往下看，

你将会看到

各式各样的海洋生物
附着在岩石上

他们就只是呆在原地，
一点也没问题。

这就证明如果你想要

在这极为恶劣的环境中生存

你的存亡取决于
你产生黏液的能力。

所以让我来向你们介绍
一下故事中的主角，

先讲几个好了。

首先是一些贻贝，

你将会发现他们是
覆盖在岩石上的。

他们制造了黏液，

并牢牢地粘在石头上，

他们也相互粘着。

所以他们以群体的形式躲在一起，

这就是牡蛎礁石的特写镜头，

牡蛎也是奇妙的生物。

他们彼此紧紧粘着，

从而建造了这些数量多、
规模大的礁石系统。

有些礁石有数千米长，
数米深，

它们很有可能是

决定着任何海岸生物系统的健康
的主要因素，

因为它们正在不断地过滤海水，

把沙子和污垢留在岸上。

事实上，其他生物也
住在这些礁石里。

你也许会想如果风暴
来临又会发生什么呢

如果风暴突然来临，
它会先击打这些数英里长的礁石

在它后面的海岸将会被保护。

所以它们真的非常重要。

全世界有非常多的礁石海滩，
如果你有去过任何一个，

你可能很熟悉藤壶长什么样子

这些动物确实

还有其他许多生物，
这里只是其中的三个

它们制造黏液，

它们相互粘在一起，
粘在石头上，

建立群落，

它们通过这种方式获得
更多的生存优势。

其中一个优势就是

任何个体受湍流及其他
环境损害的影响较小，

所以它们一起躲在那里。

除此之外，安全也是
其中一个优势，

因为这也帮助它们远离捕食者，

因为，如果说，一只海鸥
想要把你叼起来吃掉，

如果它们彼此紧紧地黏在一起，
那海鸥就很难抓它们。

另外一点，
这也有助于它们有效繁衍。

你可以想象一下，
当藤壶先生和藤壶小姐决定，

“好，是拥有小藤壶宝宝的时候了”

我先不告诉你们它们是如何做的，

但当它们觉得时机到了，

如果住得近，它们会更
简单、高效地繁衍。

我们想要去了解它们
如何黏在一起的，

我无法告诉你全部的细节，

因为我们仍在试图弄清楚它们，

但我想让你们先了解一下

我们正在做的事情。

这张图片是我们实验室里
其中一个水生系统，

图中所呈现的是
这个系统的一部分，

我们要做的就是饲养

你可以看到在玻璃水箱的
底部有一群贻贝，

我们将水冷却，让光源循环，

事实上我们在系统里设置了湍流，

因为这些动物可以为我们
产生更多的黏液，

当湍流产生时。

我们引导它们产生黏液，
然后我们收集、学习它。

它们现在在印第安纳州。

但对贻贝来说，
它们正在二月份的缅因海边，

它们应该挺高兴的，就我所知。

我们也研究牡蛎，

上面那张图片是在
南卡罗来纳州的小礁石，

我们最感兴趣的是它们
如何粘着彼此，

它们如何相互连接。

你看下面这张图，

这是两个相互融在一起的牡蛎。

我们想知道在这中间有什么，

所以很多次我们将他们
分开，然后观察，

接下来的一组图片，

在左下角的这张图片里有两个壳，

一个动物的壳和另一个动物的壳，

黏合物在中间。

如果你看右边这张图，

你可能看见

每个动物壳里都有结构，

然而，黏合物看起来并不一样。

所以我们正用各种
生物和化学工具

试图去了解这里面究竟有什么，

我们发现这些结构是不一样的

并且化学成分也不一样，
这就十分的有趣。

这张图

在我告诉你们这是什么前，
我想先回顾一下，

你知道《神奇校车》这部动画片吗？

或者如果你年龄更大一点的话，
知道《神奇之旅》这部电影吗？

你记得这些动画片

他们把里面的角色
缩小到微粒大小，

然后

一番天旋地转，

在这些生物构造旁游过飞过。

这里有点像卡通、电影里那样，
而我们真的在这样做。

我们有两个粘在一起的牡蛎，

这块区域曾被填满黏合物，

我们发现在这里黏合物
有许多不同的成份，

但一般来说，他们分为
很牢固却非黏性的部分，

和很柔软又有黏性的部分。

我们选择性地
移除非黏性部分，

由此观察究竟是
什么连接着动物，

我们收获了这个，

这些就是将它们粘在一起的黏合物。

我认为这张图片真的很酷。

因为你可以想象自己
飞进去再回来。

不管怎样，我们做这些是为了理解

海洋生物是如何产生这些物质。

从根本上看，
学习这些真的很令人兴奋。

但是有了这些信息后
我们想要做什么呢？

若我们可以学习利用
动物生产黏液的方式，

我们可以将其应用在许多科技上。

我来举一个例子。

想象你在家里，

你打碎了最喜爱的小雕像
或杯子或类似的东西，

你想把它拼回去。

你会去哪里？

你会去镇上我最爱的地方，

五金店里的胶水货架。

我知道你们是在哪里
度过你们的夜晚，

你们都是很时尚、很酷的人，
所以会在这里

你们回去酒吧或者音乐会，

这是我每晚都会去闲晃的地方。

我想让你做的是，

把货架上的每一种胶水都拿一个，

带回家，

在你试图将碎片拼回去前，

我想要你先在水中试试。

不起作用，对吗？
我们都知道。

显然，海洋生物解决了这个问题，

我们需要做的是找出复制
这个行为的解决方法。

其中有个问题是，

你不能直接去海边
获得这些物质，

因为如果你有一群贻贝，

尝试挤出里面的黏液，

你只能得到一点点，

但这远不够满足你所做的事，

只够看罢了。

我们需要扩大这个规模，
最好是一节火车厢的量。

上面的图片是

动物用来产生制造
胶体的一种分子，

它们是很长的分子，
叫做蛋白质，

这些蛋白质有一些特殊的成份，

这些成份可以产生
有黏性的物质。

我们想提取小部分化学成分，

放入我们所获的的其他长分子中，

我们可以真正大规模的生产，

你可能会称它们“塑料”或
“聚合物”，

我们简化了它们所做的一切，

然后把黏性的化学成分
放入这些大分子中，

由此我们研制出许多
不同的黏性系统，

当你制造出一个看起来
很不错的黏合剂时，

你会做什么呢？

你会在实验室里到处乱窜，
到处粘东西。

我们取一点胶水，
把两片金属粘在一起，

我们想在上挂点东西，

所以我们用了一桶活的贻贝，
自认为很聪明。

（笑声）

当然我们常常把这个量化了，

我们将其与市场上胶水进行比较，

事实上，我们现在有着比
超强力胶水更厉害的黏合物。

对我来说，这很酷。

那是在实验室里很美好的一天，
它们比强力胶更厉害！

我们还做到了这个：

这是一缸海水，

注射器里是其中一个黏液配方，

我们正在做的是，

完全在水下的一块金属片上点胶。

我们想要制作一个黏性
纽带或黏合点，

所以我们取另一个金属片，

把它放在那里，只是调整位置。

让胶先干一会，给点时间，

在上面增加点重量，
没什么复杂的。

这是一个含铅的管子，
也没什么特别的

然后静置它一会。

这从头至尾都没有接触空气，
完全在水下操作。

把它拿起来。

我不知道将会发生什么事，

所以到这里我很紧张。

拿起来...

它粘住了。

对我来说，这真的很棒。

我们可以得到很强的
水下黏附力。

这可能前所未有最强或
至少是最强的水下黏合剂之一。

它比动物产生的物质还要牢固，

对我们而言，这真的太让人激动，
太酷了。

那我们拿这些东西来做什么呢？

这里有一些你可能
很熟悉的东西。

想想你的手机、笔记本电脑、
大多数结构用的胶合板，

你车里的内饰、
鞋子、电话本等等。

它们都用黏合剂粘在一起，

这些产品用的黏合剂有两个问题

第一，它们是有毒的。

这里最糟糕的是胶合板。

胶合板或许多小雕塑
或复合地板，

这些黏合剂的最主要
成份是甲醛，

你可能听过这个化合物。

它是一种气体，也是
一种致癌物质。

所以我们用这些黏合剂
来组建结构时，

我们也吸入了大量的致癌物质。

显然，这不好，对吧？

另一个问题是这些
黏合剂都是永久的。

你会怎么处理期限快到的鞋子、车
甚至是你的笔记本电脑？

这些东西的大多数
最后都进入了垃圾场。

在那里有许多珍贵的材料，

我们想把他们取出来回收利用。

但这并不容易做到，

因为它们永久地粘在了一起。

所以我们可以采用一种方法
尝试解决部分问题，

我们做的就是
从玉米中提取另一个长分子，

然后将贻贝的一些粘性化学成分
放入那条分子里。

因为我们既用了玉米又用了贻贝，

所以我们称它为海陆聚合物。

它黏性很好。

也十分牢固。

它是生物型材料，这点很棒。

但可能更重要的是，
它是可降解的。

我们可以在十分温和的
条件下，用水降解。

所以我们将东西黏在一起
如果需要，可以将它们黏的很牢，

然后我们也可以拆开它们。

这就是我们正在研究的东西。

这是许多人都想要的。

但坦白来说，
我们都不想碰到这种情况，

我们想将它们取而代之。

缝合线、订钉、螺丝，

当你们在做手术或受伤时，
医生用它们将伤口缝合

这很可怕，也很痛。

以缝合线为例，

当你需要缝合伤口时，你要花
多少的精力和体力。

你正在制造感染。

在健康组织里戳洞，
这很不好。

或者你需要板子来
固定衔接骨头，

看看你要钻穿多少健康的骨头，

只是为了放一块板子在那。

所以这多么糟糕。

对我来说，它看起来像中世纪
刑讯室发明的东西

而它确是现代外科医生的工具。

所以我非常期待可以用
黏合剂来取代这些系统。

这不简单，我们正在做着研究。

想想看在这些情况下
你需要有怎样特性的黏合剂。

首先，它必须可以在潮湿环境中
起效，

如果你看下这张
有点蠢的图片，

这张图说明了我们人体里
百分之六十都是水，

所以是一个潮湿的环境。

这张图也证明了
为什么我是科学家而不是画家。

我完全没有选错职业。

还需要满足另一个要求
为了好的生物医学黏合剂，

它需要很牢固地粘合在一起，

并且它还是无毒的。

你不想伤害你的病人。

一个物质满足任意两个
要求还是很容易的。

它已经被试验很多次了。
但要满足全部三个条件，

还是很困难的。

如果你去咨询医生，
他们会对此挑剔，

“事实上，我想要黏合剂
在手术就凝固。“

或者，“我想要黏合剂可以降解，

这样患者的组织就可以重组。”

这着实很难，
但我们正在研究。

这只是我们拍摄的一张照片。

我们正在用各种骨头、皮肤、软组织、
硬组织，

有时候我们将会用锤子敲碎它们，

通常我们会将它切成精确的形状。

然后再把它们黏回去。

我们已经得到一些
令人兴奋的成果，

一些强韧的物质，
一些看起来无毒、耐潮的东西。

但是我不能说我们已经
解决了潮湿黏附力的问题，

因为我们还没完成，

但它肯定是我们未来的目标。

这是我们期待看到有
更多发展的领域之一。

当然还有许多其他的领域，
你可以想象一下，

我们的生活将会更好，
如果我们可以获得更多黏合剂。

甚至是化妆品。

有些人会美甲或带假睫毛，

他们会用什么？

现在用的都是毒性
很强的黏合剂。

是时候替换掉了。

这就是我们想做的事。

也有其他一些领域，
像车、飞机。

它们制造得越轻就越省油。

所以如果我们可以用更多的黏合剂
来替代铆钉和焊接

我们的生活也可能会更好
未来的交通会便利，

我们回到海滩边。

环顾四周，我们想问
“这些海洋生物是如何粘起来的？

我们可以用这个技术做什么？”

我认为我们还要从生物、
大自然学习很多。

我想鼓励各位在未来
放下不可回收的笔记本和手机，

走到户外探索大自然，

然后提出一些你的问题。

谢谢。

（掌声）