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第8章小结:泊松比和弹性蛋白的诞生

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:“我非常开心,”小熊维尼愉快地说道,“我想给你一个有用的罐子盛东西。”那时候,这颗行星大概能提供岩石、沙子、水和勉勉强强的大气,但它肯定缺乏适合作为生命容器的材料。普通工程材料在工作状态下的安全应变往往低于0.1%,故而我们可以说,生物组织工作所需的弹性应变约为普通工艺固体能承受的1000倍。我们能确定的是动物软组织弹性的某些特征类似于液体表面行为,所以有可能起源于这样的液体。

第8章小结:泊松比和弹性蛋白的诞生

“我非常开心,”小熊维尼愉快地说道,“我想给你一个有用的罐子盛东西。”

“我非常开心,”小猪皮杰愉快地说道,“我想给你一些东西放进那个有用的罐子里。”

——米尔恩(A.A.Milne),《小熊维尼》(Winnie-the-Pooh)

大自然创造出“生命”时,可能会略显焦急地环顾四周,想找个有用的罐子来盛放生命,因为生命不可能在长期裸露而无约束的情况下繁衍生息。那时候,这颗行星大概能提供岩石、沙子、水和勉勉强强的大气,但它肯定缺乏适合作为生命容器的材料。硬壳可以由矿物质构成,但柔软皮肤的好处,尤其是在进化早期,似乎是巨大的。(www.xing528.com)

在生理意义上,细胞壁及其他活体膜可能需要相当严格地控制某些分子的渗透,其他分子则畅行无阻。在机械意义上,这些膜的功能常可比作颇具柔性的囊袋,它们能抵抗张力并能显著拉伸,而不致爆裂或撕裂。在大多数情况下,当移除作用于它们的拉力时,皮肤和膜必定能自行恢复至原始长度[1]目前活体膜的应变可以安全且反复地延展,变化极大,但通常介于50%~100%之间。普通工程材料在工作状态下的安全应变往往低于0.1%,故而我们可以说,生物组织工作所需的弹性应变约为普通工艺固体能承受的1000倍。

这种应变幅度的激增不仅颠覆了工程师对弹性和结构的许多传统成见,还揭示出这种程度的应变无法由基于矿物质、金属或其他硬物质的晶体或玻璃型固体提供。因此,至少对材料科学家来说,一个猜想很吸引人:活体细胞可能始于被表面张力包围的液滴。然而,我们必须清楚现在还远不能断言这就是实际发生的事情,真实的情况可能完全不同,或者复杂得多。我们能确定的是动物软组织弹性的某些特征类似于液体表面行为,所以有可能起源于这样的液体。

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