【菠蘿科學獎】蒼蠅為什麼老是搓手？

科技 04-09

2016菠蘿生理學/醫學獎頒給美國喬治亞理工學院胡立德教授的研究組，以表彰他們發現了動物在野外環境如何解決洗澡問題的秘密。不要裝作你沒有好奇過這個問題了，來看一看嚴肅科學是如何解答的吧。

「莫要打吶，蒼蠅在搓著它的手，搓著它的腳。」如果你觀察過停在廚房桌子上的蒼蠅，它們做的頭一件事就是非常、非常仔細地清潔自己。雖然我們的肉眼看不見，但蒼蠅的表面覆滿了灰塵、花粉，甚至還有狡猾的小蟲，如果不甩乾淨，就會鑽進蒼蠅的身體里。

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保持乾淨可能是件生死攸關的大事。所有動物，包括我們人類在內，清潔起自己來都十分認真。每年中，我們都會把整整一天時間花在洗澡上，另外兩周用在給家裡搞衛生上。對生命來說，清潔或許就像進食、呼吸和交配一樣基本。

然而，清潔在學界卻鮮有人關注。胡立德教授在《實驗生物學期刊》（Journal of Experimental Biology）上發表的回顧文章探討了動物是怎麼把自己弄乾凈的、有沒有保持清潔的原則方法。他的團隊觀察了顯微鏡圖像，以統計上百種動物身上體毛的數量的尺寸，並閱讀了上百篇關於自然中的清潔行為的文章，試圖量化清潔的過程。

動物難洗，為毛啊？因為毛啊

要洗，先得知道洗啥。胡立德教授和他的小夥伴們對27種哺乳動物和昆蟲的「表面尺寸」進行了測量，你以為這個表面尺寸是把動物皮扒下來量？naive！胡教授研究的可遠遠不止是那層皮的面積。這裡說的動物們「真正的表面積」包括了動物們身上每一處可以藏污納垢的角落；而這就涉及到一個關鍵因素：毛。

那些髒了的動物。（A）蜜蜂身上的花粉；（B）蜜蜂胸部長了一隻蟎蟲；（C）蚊子身上沾滿了水滴；（D）各種各樣的花粉；（E）蜜蜂身上的蟎蟲；（F）沾滿露珠的蚊子腿。圖片來源：論文原圖

你可能想不到，一隻蜜蜂和一隻松鼠的毛量其實差不多，都是三百萬左右。但這遠遠落後於蝴蝶和蛾子。別看它們小巧玲瓏，乍一眼看上去也不是毛茸茸的，但是它們有將近一百億的毛量！看到這裡有沒有下意識摸摸自己的頭頂？呵呵，愚蠢的人類，你們腦袋上也就只有十萬根毛你們造嗎？

毛當然很有用。最明顯的作用是保暖；腳底的毛可以減少打滑；極高密度的毛有助於蛾子的嗅覺，蟋蟀和蜜蜂能用毛感知氣流，昆蟲體表的毛可以起到防水作用——但更多的毛髮意味著啥？意味著有更多的表面積可以吸附污垢和粉塵。道理很好懂嘛，你問問長發及腰的妹子拿臉盆洗頭髮時候有多難，要不然為什麼是上大學時候遲到的主力軍。

那麼，按照這樣計算，一隻蜜蜂的真?表面積是一片吐司麵包的尺寸。一隻貓的尺寸有一個乒乓球台那麼大。海獺就比較厲害了，一隻就是一個專業曲棍球場。

本寶寶不可貌相！圖片來源：niusnews.com這麼多毛，髒了怎麼辦？

這些動物都面臨著一個巨大的挑戰——如何遠離污垢？雖說沒有桑拿房，它們也有很多種方式能讓自己乾乾淨淨的，雖然策略各不相同……胡教授把這些策略分成兩類：「不可再生法」——依賴生物自己的能量，和「可再生法」——依賴外界能量。

胡立德總結的8大方法分別是（A）刷，（B）分泌液體，（C）彈毛，（D）甩，（E）改變風向（睫毛），（F）改變風向（複眼毛），（G）蓮葉效應，（H）蟬刺針。然而這個畫風…… 圖片來源：論文原圖

甩水

比如我們人類的好朋友汪星人，沾了水以後就會甩來甩去甩來甩去甩來甩去……像一個滾筒洗衣機。費不費力且不說，甩水的時候這麼丑真的好嗎（嫌棄臉）

好吧，這隻汪不甩水的時候可能也很醜...圖片來源：jenprozeny.cz

然而不要小看它，哺乳動物甩水的時候能給身上的水施加10-70倍重力加速度——好吧，比滾筒洗衣機甩干時的上百倍還是要弱一點兒的。

超越洗衣機的任務就要留給其他動物了。蜂鳥甩翅膀的時候加速度可以高達200g，但和蚊子比起來就太弱了——蚊子的振翅加速度高達2500g！這個級別足以把花粉、水滴、昆蟲和蟎蟲什麼的都甩走。但是畢竟有極限：細菌太小，重量只有10^-12克，需要上萬倍重力加速度——太不實際了。蜱要更加可怕，因為口器咬得太牢，需要100000000倍重力加速度……所以野生動物身上叮幾個蜱也是沒辦法的事情。它們會用咬和撓的方式把夠得著的蜱弄掉，夠不著就沒轍了。

另外，現實中真的有相機CCD元件是使用高速震動的方式來除塵的。

刷刷刷

人類會用發刷，刷完頭髮再洗刷子。昆蟲也會，而且它們的刷子還高級得多。比如蜜蜂用來刷花粉的和梳理眼睛、觸角和頭部的刷子就是這樣的（密恐慎入）：

掃描電子顯微鏡下的蜜蜂，全是毛：（A）眼睛，（B）翅膀，（C）觸角，（D）前肢，（E）後肢。圖片來源：論文原圖

刷完了洗也不可少，蜜蜂的刷子沾滿花粉之後，就會再往上反芻一點點花蜜，然後揉搓雙手，把花粉都團在一起，用腿把它壓實，再裝回後腿的毛上。

有這麼一個貓奴在油管上發了一段視頻，全長四分鐘左右，除了攝影機移動時發出的拖拽聲外幾乎沒有背景音。拍攝主題只有一個：貓大人自舔。

「魂淡！老子舔腳你也拍！」圖片來源：視頻截圖

別笑，舔是個完全正當的清潔方式——與之類似的還有用濕爪擦和腺體分泌液體。舔靠的是唾液和舌頭的共同作用，貓舌頭上的凸起就是個好工具。舔不光能除灰，還有抗菌、溫度調節和社交作用——對於貓來說，可控的舔還是比一頭栽進澡盆里要舒服多了。

社交中的貓。等等這後續劇情有點不對……圖片來源：vine.co

如果我們不小心踩到了狗屎，很自然的動作就是在地面上蹭腳。竹節蟲和甲蟲也會這麼做，但它們還更進一步：腳底在持續不斷分泌液體，幫助清潔。螞蟻更加高級，它們分泌的化合物還能破壞真菌孢子，但副作用是也會傷害植物花粉——這可能就是為什麼螞蟻始終沒有像蜜蜂那樣成為有效的傳粉昆蟲。

毛能當梳子用，但這可不是唯一的用法——有彈性的毛還能儲藏並釋放能量，像彈簧板一樣把灰塵彈出去，一根250微米長的果蠅觸角，能產生500倍重力加速度的彈力；而壁虎腳上的硬毛也能提供100倍重力加速度。相比之下，馴鹿這樣的大動物就弱太多了，只有1-2倍——但掃掉夾在毛中間的大顆粒還是夠用的。

改變風向

比起上面那幾種靠自己能量、因而不可持續的辦法，下面這兩種可就高明多了。

人為何長睫毛？不許說好看：睫毛出現那會兒還沒有好看這個概念呢。當然它能阻擋雨水，但擋水並不需要這麼長，何況已經有眉毛分擔這一任務了——現在認為，它更重要的工作是調節空氣的流向。通過阻擋空氣流經眼睛表面，它有效地阻擋了灰塵隨風而來——理想的睫毛長度能降低50%灰塵。昆蟲不像哺乳動物，沒有睫毛，但是它們複眼的小眼之間也有許多短毛，同樣起到了改變風向躲避灰塵的作用。