​科学家利用电脑断层扫瞄了解猫舌头的秘密

科学家利用电脑断层扫瞄了解猫舌头的秘密

猫舌头上的突起其实是名为乳突的小刺，了解这些小刺如何作用，或许有助于研发出让猫比较不会过敏、也让人类头发更干净的梳子。 PHOTOGRAPH BY JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

研究人员从六种猫——家猫、美国大山猫、山狮、雪豹、老虎和狮子──身上搜集舌头样本，并运用微型电脑断层扫描（micro-CT）技术，以便更仔细观察。 PHOTOGRAPH BY KIM WOLHUTER, NAT GEO IMAGE COLLECTION

猫舌头能把唾液推进一层层的毛发内，直抵皮肤表面。了解猫舌如何作用，也让科学家研发出不必帮猫剃毛就能抹上药膏或乳液的新方法。 PHOTOGRAPHY COURTESY OF CANDLER HOBBS (GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY, ATLANTA)

据美国国家地理（撰文：Carrie Arnold 编译：钟慧元）：科学家利用电脑断层扫瞄，也近距离亲密地地察猫舌头，以便了解猫舌的秘密。

猫热爱理毛，就跟它们热爱睡觉差不多。它们清醒时，有四分之一的时间都花在清理毛皮上。它们自我清理的成功秘诀到底是什么呢？根据最近发表在《美国国家科学院学报》（PNAS）上的一篇论文指出，猫咪舌头上的小刺是弯的，而且前端中空。这些小刺名为乳突（papillae），可把大量的唾液从猫嘴里送到毛皮上，不只让喵星人理毛时能一路清洁到皮肤表面，而且唾液蒸发的时候，还能降低体温。

「猫舌头的功能就像非常聪明的梳子，」这篇新论文的资深作者、乔治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的生物工程师胡大卫（David Hu）说。

这些结果不但让我们一窥这种超受欢迎宠物常保干净的秘密，还启发了一种新型态梳子的研发，名为TIGR梳（ Tongue-Inspired Gooming Brush, 「由舌头启发的理毛梳」） 。 TIGR原型梳上布满有弹性的弯曲小刺，就像猫舌头一样，可迅速清理人和猫身上的掉落毛发，但只要用手指一抹就能轻松清干净。也因为能清理多余的皮屑，或许能让猫比较不容易使人过敏。胡大卫说。

研究人员发现，这些勺子状的乳突正是猫能把唾液彻底抹到皮肤表面的原因，这或许能启发毛发清洁，或将液体渗入各种毛茸茸表面的新方法。 「液体运输是动物的问题，也是工程师的问题。」并未参与这项研究的康乃尔大学（Cornell University）生物工程师「桑尼」姜星焕（Sunghwan “Sunny” Jung, 音译）说。 「这篇论文显示，科学家可以用基本动物行为的物理学来解答重要的问题。」

扫描猫猫

胡大卫的博士班学生，艾莉西丝．诺埃尔（Alexis Noel）看到自己的猫在舔微纤维毯子时舌头老是被勾住，于是对猫理毛有了兴趣。诺埃尔之前就常看到她的猫在理毛，但当她看着猫尝试帮一条绒毯理毛，这才开始用不一样的眼光审视理毛的过程。

猫舌头上布满了名为乳突的小刺，使得猫舌头有砂纸般的质感。就是这些小刺勾住了诺埃尔的毯子。诺埃尔想了解为什么这些乳突清理毛皮（还有毯子）上的打结会这么厉害。迅速查阅过研究文献之后，她发现科学家几乎没注意过猫理毛的生物力学。胡大卫和诺埃尔决定要改变这一点。

不过首先，他们需要猫舌头。从死亡家猫的身上取得样本还蛮简单的。取得野生大猫的舌头，就没这么简单了。

「实在是没有很多舌头在那里等你。」他说。

他们在骚扰了动物园和动物保留区好几个月后，终于取得了足够的样本。有了六种猫科动物——家猫、美国大山猫、美洲狮、雪豹、虎和狮子——的舌头，诺埃尔和胡大卫仔细观察了乳突，用微型电脑断层扫瞄仪器放大观察。 1982年有一篇论文说，猫的乳突是中空的锥状，但乔治亚理工学院研究人员所使用的新科技，却显示这些小刺其实是往后朝喉咙方向弯曲的。

这个差异听来微小，其实不然。胡大卫说。乳突的弯曲形状，可以在接碰到水时靠着表面张力把水黏上来——这是中空的锥状办不到的。

「在这么小的尺度里，这些差异真的会造成影响。」胡大卫说。

虽然每个乳突只能黏起水滴的一小部分（精确来说是4.1微升），但一整天下来，一只家猫的舌头平均可把约48毫升的水分传递到毛皮上，差不多是五分之一杯水的量。

纠结的疑问

研究人员发现，乳突的方向并非固定不动。拍摄短毛家猫理毛的高速摄影影片显示，当猫舌头碰到毛皮打结处时，乳突会转动。这样的转动让小刺可探入乱成一团的毛发深处，最后解开纠结。

胡大卫说，这样的灵活性，让这种相对来说比较短的小刺不只能清洁较长、较稀疏的外层毛发，也能清理紧贴皮肤、如羽绒一般的浓密内层绒毛。研究人员的测量发现，猫理毛时，这种由舌头施加的相对轻微压力，能让各种猫都能一路清洁到皮肤表面。唯一的例外？有，就是波斯猫。这是一种家猫品系，需要每天被梳毛，才不会打结成毛球。

但这样舔啊舔的，并不只是为了让猫猫看起来光鲜亮丽而已。热成像相机显示，理毛也可以帮猫降温，唾液蒸发之际，皮肤和外层毛发之间的温差可高达摄氏1.1度。

TIGR之眼

知道猫怎么打理自己是一回事，但身为工程师，胡大卫希望能再深入了解。他家小孩长头虱的时候，他花了好几个小时去药房找可以梳掉虫卵的适合梳子，然后仔细梳理小孩的头发，清理掉虱子的所有踪迹。在网上迅速浏览一下就知道，这上万年来梳子其实并没有多大的变化。胡大卫和诺埃尔的研究，也让这两人开始思考，猫舌头或许可以启发更好的工具。

「借着研究猫理毛去寻找新素材非常酷－－这表示你不必深入丛林才能找到有用的材料，」并未参与这项研究的法国国家科学研究中心工程师席尔凡．德维尔（Sylvain Deville）说。

他们用一种矽基聚合物，以3D列印出约为两根手指并排大小的弹性小梳子。梳子上的小刺基本上就是放大版的猫舌乳突。诺埃尔和胡大卫比较了TIGR和人类发梳梳理人造尼龙毛皮纠结处的能力，跟普通发梳相比，用TIGR时不必那么用力，却能梳开更多纠结。诺埃尔也只要用一根手指轻轻一抹，就能清掉发梳上的掉落毛发，跟用镊子辛辛苦苦拔梳子上的头发相比，真是天壤之别。

这可能也是比较适合给猫用的梳子，因为有些猫根本鄙视市面上现有的梳子。 TIGR柔软、有弹性，提供的是较类似猫自己理毛的体验，对猫——还有饲主来说，应该都比较能忍受。

TIGR正是仿生设计的完美例子，蒙大拿州密苏拉仿生研究中心（Biomimicry Institute）的设计挑战主任梅根．夏柯尼克（Megan Schuknech）说。 「猫在人类身边已经好几世纪了，但没有人想到要这么仔细观察它们。」她说。

不过，郑兴焕说TIGR还不到可以量产的时候。 「在能运用到真实世界之前，还有很多地方需要改进。」他说。

胡大卫和诺埃尔已经为TIGR提出专利申请，也看到这种梳子不只可用来理毛，帮猫擦药膏和乳液时也不必先剃猫毛，甚至还可以用来梳整布织品的纤维。