想像蜘蛛俠一樣飛檐走壁？你的腳要大到145碼

新浪科技訊 北京時間1月20日消息，壁虎是能夠攀附在光滑垂直牆壁上的最大的動物，在一項最新研究中，科學家揭露了其中的奧秘。科學家估計，如果人類想像蜘蛛俠那樣在墻面上行走，需要身體表面積40%那麼大的膠墊才行。此外，他們的研究或許能為大面積仿壁虎粘合劑的研究提供思路。

該研究被發布在期刊《美國國家科學院院刊》上。研究指出，在老鼠、蜘蛛、樹蛙、壁虎等能夠爬行的動物中，身體體積越大，它們的黏性足墊占身體表面積比例也越大。但能夠做到這一點的動物大小是有上限的，如果身體太大，足部就會大得超出常理了。

劍橋大學動物學系的戴維？拉邦特博士(David Labonte)和同事發現，小老鼠腳上黏性襯墊占體表面積的比例比壁虎要少200倍。壁虎是自然界中最大的、靠黏性腳墊爬行的動物，那麼人類呢？如果我們想效仿蜘蛛俠，那麼全身的40%都得覆蓋上黏性腳墊。

拉邦特指出，如果動物體積過大，那麼黏性腳墊占體表面積的比例也會非常大。為了達到這一目的，生物的形態也需要發生巨大的變化，因此對該能力的追求是很不實際的。

“例如，如果一個人想像壁虎那樣在墻面上行走，他的腳必須非常大，差不多145碼那麼大才行。”沃爾特？菲德爾勒(Walter Federle)道，他是該研究的主要作者，同樣來自劍橋大學動物學系。

研究人員表示，他們對動物大小上限的研究可能會對大面積仿生粘合劑的研究生深遠的影響。目前這一類粘合劑只能在很小的面積上使用。

“動物體積越大，每單位體積對應的體表面積也就越小——螞蟻的表面積很大，體積很小；藍鯨正好相反，有相當大的體積，表面積卻相對很小。”拉邦特解釋道。

“對於蜘蛛這種體型較大的、能夠爬行的動物來，這就會帶來一個問題：它們的體積越大、身體越重，需要的粘性也就越大，這樣才能攀附在垂直的牆壁或倒置的表面上，但它們能用來覆蓋黏性腳墊的身體面積則相對較小。這明，為了解決爬行問題，生物在進化中生了體型大小上限，大約就是壁虎那麼大。”

體積更大的動物則進化出了其它幫助爬行的措施，如爪子和牙齒等。

研究人員比較了225種能夠爬行的生物的體重和腳墊大小，其中包括昆蟲，蛙類，蜘蛛，蜥蜴，甚至還有一種哺乳動物。

“我們所比較的動物體重可以分為七個級別，差異巨大，就好像把蟑螂和大本鐘的重量放在一起比較一樣。”拉邦特道。

通過這些調查工作，研究人員還更好地理解了黏性腳墊是如何受到動物的進化史影響和限制的。

“我們研究的各種動物之間有巨大的差異——蜘蛛和壁虎之間的區別就像人和螞蟻那樣大。但如果你看一下它們的腳，你會發現它們的腳墊非常相似。”拉邦特。

“攀爬動物的黏性腳墊是趨同進化的一個重要例子。雖然很多物種各自獨立地經歷了十分不同的進化史，但在這一問題上，它們都殊途同歸，進化出了相同的解決方案。這明這種方法的確非常出色。”

研究人員相信，我們可以學習這些進化出來的方法，運用到大面積人造粘合劑中去。

“我們的研究強調了鱗片對動物黏力的重要性。此外，在面積較大的情況下，鱗片同樣也是提高黏力的關鍵因素。為了研究動物進化出的這種攀附在光滑墻面上的能力，我們仍有許多有趣的工作要做，而這些工作也將運用於大面積、強力可控粘合劑的研發之中。”

不過，要解決大型動物的粘附問題，還有另外一種解決方案：讓黏性腳墊變得更黏。

“我們注意到，在彼此關係較近的種族之間，腳墊面積並不會嚴格按體型大小的增加而增加，這可能是進化中的限制。但這些腳墊相對較小的動物依然能牢牢地黏在牆壁上。”澳大利亞陽光海岸大學的克里斯托弗？克萊蒙特(Christofer Clemente)道，他是該論文的共同作者。

“我們發現，青蛙採取的就是這種方案，它們的腳墊更黏，而不是更大。在解決如何讓體積較大的動物粘附在牆壁上這一問題上，我們已經發現了兩種解決方案，這一點可謂意義重大。”克萊蒙特表示。

“所有的物種都是通過進化出更大的腳墊來解決這一問題的，但在關係較近的物種之間，這種方法就行不通了，因為它們之間的形態差異沒有那麼大。因此這些關係較近的種群採取了另一種方法：讓腳墊變得更黏。這可謂是進化中限制與創新的佳範例。”(葉子)