蜥蜴如何防止可拆卸的尾巴脱落

蜥蜴以失去尾巴而闻名，但也许更大的问题应该是：它们的尾巴是如何留着的?答案可能在于附肢的内部设计。研究人员在2月18日的《科学》杂志上报告说，一种由尖头、微柱和纳米孔组成的结构将蜥蜴的尾巴固定得足够紧，足以应对大多数震动，同时在紧急情况下仍准备好放下尾巴。

肢体的自我截肢或自动切开术是动物界的一种常见防御策略，包括许多蜥蜴物种(SN:3/8/21)。但这是一个冒险的计划：可拆卸的肢体会增加因小颠簸和障碍而意外丢失的风险。“它必须找到恰到好处的附件，所以它不容易脱落。但它也应该在需要的时候脱落，”阿拉伯联合酋长国阿布扎比纽约大学的生物工程师Yong-AkSong说。“这是一个很好的平衡。”

蜥蜴的尾巴由一系列连接成一排的节段组成，就像插头插入插座一样。尾巴可以沿着这些点中的任何一个折断，称为断裂面，这取决于蜥蜴需要牺牲多少尾巴。在每个节段之间，叉子——八个圆锥形肌肉束排列成一个圆圈——整齐地插入相应的插座中，插座由相对光滑的壁组成。每个叉子依次覆盖着类似小蘑菇的突起或微柱森林。

为了揭示这种结构的功能，Song和他的同事首先用轻轻的拖拽从三种蜥蜴中截断了尾巴，然后在扫描电子显微镜下分析了断裂的附肢。放大蘑菇状突起，发现每个突起上都有孔或纳米孔。

研究人员还注意到插脚的微柱在插座的内壁留下了轻微的印记，就像手指轻轻地压在粘土上一样。这出人意料：他们预计微柱会在插座内完全互锁，更像魔术贴。相反，麻子状的微柱并没有提供任何额外的抓地力来将尾巴固定在主人身上。

怀疑带有纳米孔斑点的微柱必须发挥另一种作用，该团队用聚二甲基硅氧烷(一种橡胶状的肉状材料)制作了蜥蜴尾巴的复制品，以模拟尾巴与身体的分离。这使研究人员能够检查截尾过程中的作用力。他们发现微柱之间的深裂缝，以及微柱表面上较小的坑洞，减缓了初始裂缝的扩散。

“如果有裂缝进入并遇到空隙，那么裂缝就会停止，然后它就会失去传播的能量，”宋说。换句话说，可以阻止骨折的开始。每个凹痕和凹槽都有帮助：具有纳米孔的微柱增强的附着力比没有微柱的光滑尖头高15倍，略高于没有纳米孔的微柱。叉、柱和孔的层次结构实现了一种平衡，宋将其描述为金发姑娘原则的一个美丽例子：不要太紧，也不要太松。

这种适应对于蜥蜴优化它们的生存很重要。虽然自体切除术有助于防止蜥蜴成为午餐，但它是一种代价高昂的防御机制，会影响蜥蜴奔跑、跳跃、交配和逃避未来捕食者的能力(SN:1/5/12)。所以，重要的是蜥蜴只在必要时才放弃它的肢体。