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知名進(jìn)化論者大衛(wèi)·愛(ài)登堡(David Attenborough)否認(rèn)蛋的設(shè)計(jì)源自上¨帝,他將蛋描述為“大自然的奇跡”,稱之為“卓越的生命支持系統(tǒng)”。2 蛋殼不僅保護(hù)蛋中發(fā)育的雞仔,還充當(dāng)半透膜,讓空氣和水分以受控方式通過(guò)約 7000 個(gè)孔進(jìn)入蛋殼。這樣,殼內(nèi)的雞仔既能夠呼吸,又能避免因凈失水而干死。3
現(xiàn)在,首個(gè)研究家養(yǎng)雞(Gallus gallus domesticus)成形蛋殼的納米結(jié)構(gòu)詳細(xì)報(bào)告已經(jīng)發(fā)表,向人們展示了蛋殼在形成、功能和解體方面的卓越設(shè)計(jì)。4 加拿大麥吉爾大學(xué)的研究人員通過(guò)精確切割蛋殼薄片發(fā)現(xiàn): 他們發(fā)現(xiàn)骨橋蛋白是一種黏合劑,有助于促進(jìn)蛋殼上層結(jié)構(gòu)的形成、引導(dǎo)框架的搭建并控制蛋殼中碳酸鈣的排列。蛋殼外層的骨橋蛋白含量很高,這意味著結(jié)構(gòu)更密實(shí)。這樣,在雞仔準(zhǔn)備孵化時(shí),硬殼的外部將一直起到保護(hù)作用。但是,在蛋殼內(nèi)層,骨橋蛋白的含量較低。這意味著納米結(jié)構(gòu)更大、排列更松散,從而使碳酸鈣更易通過(guò),內(nèi)層更易解體。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 解體的兩個(gè)原因 ![]() 孵化是雞蛋生命的巔峰,它的納米結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出絕妙的雙重功能設(shè)計(jì),專為孵化雞仔。蛋殼內(nèi)層隨著內(nèi)部胚胎成長(zhǎng)和發(fā)育而變化,發(fā)育中的雞仔需要鈣質(zhì)促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)成形,溶解蛋殼的最內(nèi)層就可以“補(bǔ)鈣”。 除了幫助雞仔骨骼發(fā)育,這種解體還可從內(nèi)部削弱蛋殼,以便雞仔發(fā)育成熟(一般為 21 天)時(shí)能夠破殼而出。
▲ 破殼 從納米結(jié)構(gòu)級(jí)別研究此過(guò)程,有助于更全面地了解蛋殼的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)提到,這一過(guò)程既可以保持整體殼層結(jié)構(gòu),又能適當(dāng)變薄,降低強(qiáng)度,此特點(diǎn)提供了最終需要的條件,讓雞仔能夠在孵化過(guò)程中成功以微弱之力啄破蛋殼。 ![]() ![]() 潛在好處 ![]() 這些有關(guān)蛋殼納米結(jié)構(gòu)的最新研究成果在業(yè)內(nèi)受到高度評(píng)價(jià),既有助于設(shè)計(jì)和強(qiáng)化仿生材料,還有助于了解生物結(jié)構(gòu)中的受控溶解性。而且,這些研究成果對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)尤其重要,因?yàn)閷?duì)于養(yǎng)雞業(yè)來(lái)說(shuō),蛋殼質(zhì)量是一個(gè)要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題,破碎或有裂紋(可能遭微生物侵入)6 的蛋殼達(dá)到 13% 至 20%。論文作者之一馬可·邁克菲(Marc McKee)博士解釋說(shuō): ![]() ![]() 用進(jìn)化論蒙混過(guò)關(guān) ![]() 盡管雞蛋具有相當(dāng)明顯的設(shè)計(jì)特點(diǎn),并且模仿這些特點(diǎn)也具有潛在應(yīng)用價(jià)值,研究人員還是如往常一樣向盲目地進(jìn)化過(guò)程表達(dá)敬意。邁克菲說(shuō): 然而,論文在解釋如此精妙的“生物礦化孵化倉(cāng)”的形成方式時(shí),并沒(méi)有提及這是如何在億萬(wàn)年的過(guò)程一點(diǎn)一點(diǎn)進(jìn)化形成的。好像魔術(shù)棒一揮,這么寫(xiě)下幾個(gè)字,就成了!
但是,這個(gè)觀點(diǎn)——雞蛋在數(shù)百萬(wàn)年間靠隨機(jī)演變和自然選擇的作用得到完善——也存在許多問(wèn)題。蛋要發(fā)育成形,就需要在發(fā)育的不同階段按不同方式在相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和機(jī)械屬性上達(dá)到平衡。如果蛋殼外部不夠堅(jiān)固,將無(wú)法保護(hù)雞仔。如果內(nèi)部無(wú)法溶解,則無(wú)法獲得足夠的鈣質(zhì)促進(jìn)骨骼生長(zhǎng),雞仔也無(wú)法啄破蛋殼孵化出來(lái)。如果蛋殼變薄的過(guò)程太快,則會(huì)降低其保護(hù)功能。雞的祖先是如何經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的繁殖,才形成如今這種據(jù)稱能夠確保下一代雞仔成活的完美過(guò)程? 此處討論的研究?jī)H觸及與雞蛋的設(shè)計(jì)和功能相關(guān)的許多機(jī)制淺層內(nèi)容,包括其它蛋白質(zhì),而對(duì)于這些蛋白質(zhì),我們?nèi)匀恢跎?。這種“上佳蛋”設(shè)計(jì)不能歸功于進(jìn)化,8 而應(yīng)歸功于:
![]() 蛋殼與細(xì)齒 ■ 詹妮·阿姆斯 (Jenny Arms) 在蛋殼諸多目的明確的絕佳設(shè)計(jì)之外,還有一個(gè)能讓雞仔破殼而出,走向自由時(shí)所需要的精妙工具——“蛋齒”。這是雞仔上喙尖上突出的一個(gè)尖尖,在孵化期第七日開(kāi)始發(fā)育。 在孵化之前約三天,不斷生長(zhǎng)的雞仔很難再通過(guò)蛋殼上的孔獲得足夠的氧氣,因此,它就用“長(zhǎng)了牙齒”的喙劃破蛋殼鈍端的膜,從膜和蛋殼間形成的氣囊中獲取空氣。氣囊中存儲(chǔ)的空氣恰好能夠補(bǔ)足接下來(lái)的“破殼”任務(wù)所需的氧氣。 時(shí)間到了,雞仔脖子后的肌肉開(kāi)始痙攣,促使它們用自己的細(xì)蛋齒工具弱弱地啄擊外膜和蛋殼。一次又一次,數(shù)千次的嘗試,逆時(shí)針順著蛋殼鈍端轉(zhuǎn)一圈。這是一項(xiàng)無(wú)比艱巨的任務(wù),在高強(qiáng)度的啄擊活動(dòng)之間往往需要數(shù)小時(shí)的休息。 最終,它做到了!外面的空氣真新鮮啊,它成功了!隨著用力一踹,雞仔孵出來(lái)了——精疲力盡、渾身粘乎乎?!暗褒X”將在隨后逐漸干枯并掉落,結(jié)束這一獨(dú)特且意義的非凡過(guò)程,而完成這一切的相關(guān)信息始終都印刻在雞的基因中。 END ![]() 作者:菲利普·羅賓遜 (Philip Robinson) 文章摘自《創(chuàng)造》40(4),發(fā)表于2019年12月 原標(biāo)題:上佳蛋——蛋殼納米結(jié)構(gòu)體現(xiàn)精心的設(shè)計(jì) 參考資料與圖片出處 |
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來(lái)自: 海上嘉蘭 > 《創(chuàng)造科學(xué)》