觀賞超伸展血蟲的內外翻轉奇景
Watch superstretchy bloodworms turn themselves inside out
19 NOV 2025 5:10 PM ETBYJACK TAMISIEA
f t血蟲的吻部是自然界中最噩夢般的結構之一。這種棒狀、管狀的嘴會從海洋蠕蟲體內爆炸性地彈出，類似於《異形》中致命明星的內顎，並鑲嵌著含有麻痹性神經毒素的銅質尖牙。一旦吻部鎖定獵物，蠕蟲就會吸食其食物。
現在，一組分析血蟲吻部生物力學的研究團隊發現，其外翻（將內部結構向外翻轉的過程）的關鍵在於皺褶和折疊，這些結構創造了自然界中最柔韌的軟組織結構之一。
本月早些時候以預印本形式發表的這項研究結果表明了血蟲的專門化程度。未參與這項新研究的德州大學奧斯汀分校海洋科學家凱莉·多根表示：「蠕蟲能夠外翻頭部部分結構是相當常見的，但血蟲將其發揮到極致。這些動物沒有手臂和腿，因此擁有快速、可逆的口器對於獲取食物非常重要。」
喬治亞理工學院的機械工程師、預印本共同作者大衛·胡表示，這項血蟲研究還可以為能夠通過外翻內部結構來「生長」的軟體機器人工程提供參考。例如，未來整合這種動物技巧的機器人可以在臥床病人身下展開並膨脹，讓護士能夠輕輕移動病人並輕鬆更換床單。
外翻現象在動物王國中廣泛存在。腹足類動物會從頭部外翻化學感應觸角。為了抵禦掠食者，斜陽光毛蟲會外翻形似雙節棍的有毒附肢。有時，鯊魚和青蛙如果吃下有毒食物，會將胃從口中外翻出來。
然而，能夠外翻的軟體機器人仍處於開發階段，通常比生物創造的結構更脆弱。胡說：「一旦機器人的外皮承受的壓力超過其負荷能力，就會破裂，充氣機器人會像氣球一樣爆炸。」
為了製造更堅固的裝置，胡和他的同事們轉向了常被用作釣魚餌的血蟲。團隊拍攝了一種常見物種（雙叉血蟲）在空氣和滲入海水的果凍中外翻吻部的過程，這些果凍模擬了蠕蟲挖掘的潮間帶泥灘。團隊還使用超聲波對蠕蟲的吻部內部進行成像。為了防止蠕蟲扭動，他們將其置於浸入海水中的3D列印開蓋「棺材」內。
研究人員發現，外翻吻部類似於吹氣球，當液體被泵入內部時，結構會膨脹，同時蠕蟲的身體收縮。蠕蟲可以在不到2秒內伸展其吻部。相比之下，收回過程需要約8秒，並需要一組更複雜的動作，胡將其比喻為試圖將擠出的牙膏重新塞回管中。
即便如此，蠕蟲在收回過程中極其高效——團隊至少學到了一些祕密。為了防止收縮時使用的肌肉撕裂，它們的表面高度皺褶，提供了更多的伸展表面積。這樣，當蠕蟲的吻部外翻時，收縮肌肉可以延伸到其通常長度的數倍而不受損傷。與收縮肌肉一樣，吻部的可外翻部分也高度皺褶和折疊，這也有助於其折疊儲存。
胡說：「這類似於看到魔術技巧的『幕後』。我們可以看到收縮的吻部正在等待行動。」
所有這些皺褶和折疊使吻部能夠拉伸到其大小的三倍而不會斷裂。這使得它比人類肌腱更能抵抗應變，且可與自然界中最柔韌的軟組織之一相媲美，這種組織存在於日本醫蛭的身體中。
胡實驗室的博士生、預印本的主要作者金秀煥表示，這些見解可能是建造更堅固、可外翻機器人的關鍵。
大多數軟體機器人使用薄聚氨酯薄膜，這些薄膜靈活但比血蟲的吻部可伸展性低得多。近期研究表明，隨機折疊或揉皺可 deployable材料可以幫助機器人內部儲存更多材料。由於血蟲已經掌握了這種揉皺技術，金表示它們可以幫助微調未來版本的機器人皮膚。