壁虎腳趾上的秘密

朱崇愷

?在同步加速器顯微鏡中得到的壁虎腳趾剛毛示意圖，綠色薄片代表角蛋白，灰色波浪線代表脂質分子

壁虎以腳具有特別的抓地力而聞名，這種“超能力”來自它們腳趾上的皮膚長有一套精密的黏附結構：極細極密的剛毛。美國國家標準與技術研究院使用同步加速器顯微鏡，發射高能X射線分析了這些剛毛的表面結構，發現它們被一層1納米厚的防水脂質分子超薄膜包裹著。

脂質是疏水性小分子，它們可以推開剛毛下方任何的水分，使它們能夠與物體表面更緊密地接觸，更有助于壁虎保持對潮濕表面的抓地力。剛毛本身由角蛋白構成，類似于人類頭發和指甲中的角蛋白。研究表明，角蛋白纖維沿剛毛方向排列，這可能有助于它們抵抗磨損。

壁虎腳趾上的剛毛很靈活，其末端與攀爬表面緊密地接觸，兩種材料中的電子相互作用，產生一種稱為范德華力的吸引力。當需要移動腳時，壁虎會改變剛毛的角度，打斷范德華力，從而邁出下一步。

很多產品深受壁虎腳趾抓地啟發，包括具有剛毛狀微結構的膠帶。