铁线虫为什么可以软硬变化那么大,究竟能硬到什么程度,为何那么硬?

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匿名的论坛用户   2021-1-6 18:08   5732   10
就是经常报道从螳螂肚子里钻出来那种。由于网络的传播,铁线虫应该算是一种比较著名的寄生虫了。

在许多描述中,都提到铁线虫既可以很柔软,但也可以变得(特别是体表角质)非常“硬,抗压能力很强,从名字就可见一斑。以下言论收集自网络,本人没亲自试过。考虑到网友没造谣动机,而且是不同人不同时段异口同声,就内容来说也是很简单的分享自身经历,所以应该是真实的。
“离开水它就要蜷曲起来,并且十分坚硬。”果然,时间不长,脱水的怪虫迅速绕着树枝缠成了数个小圈,头尾部高高翘起。记者用硬物敲打都无法使其弯曲,犹如一根黝黑的铁丝。但再次放入水中,怪虫就立刻恢复了柔软状态。
玩过,硬,有弹性,用劲随便拉断。
小学时候 用砖头和石块狠砸10次以上才断 简直不可思议
嗯!超强的,踩几十脚也不死
哥小时候从前把螳螂踩死~就玩意儿就爬出来了(不是每只螳螂里面都有这玩意儿)~感觉80%的有(哥踩死过很多只)。铁线虫出来了~哥有一天突发奇想抓了一只起来发现这玩意儿不咬人。用手抓住两头扯,很有韧性,要用很大的劲才能扯断~断口是白色的像是蛇肉的感觉。
这种抗压能力似乎不符合它那种体量的生物,那种由极软和极硬之间的迅速转化似乎也不符合人们对一般生物的认知。

铁线虫由极软变极硬的个中原理是什么呢?人类可以在工业制造中对其仿生吗?
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2#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:06
有道翻译的术语,可能会不正确,但是为了不被喷说中英夹杂我只好这么干了。
关于铁线虫的研究相比于他们的亲戚们来说相当的少,不知道是为啥……可能是因为对人类没啥威胁也不具备成为模式生物(感谢 @当年明月在 的指出,已更改为模式生物)的资格,导致大家都不愿意研究这么个没用的玩意。
铁线虫的外壳的最外层由多达四十多层的大半径平行纤维构成,其间插着很薄的纤维和蜂窝状基质。铁线虫隶属于无脊椎线虫类,线虫类外表皮主要由二硫化物交联胶原蛋白和二酪氨酸残基组成,其他成分还有亲水表面蛋白质,其中酪氨酸交联可能是铁线虫表皮变硬的主要原因。而铁线虫们坚忍不拔的品质则被假设为归功于那些纤维的排列方式,题主提到的“柔软”则可能是由这些皮层下的肌肉牵引控制所形成的现象。用通俗的话来说,就是铁线虫们可以通过肌肉使自己的壳里的纤维们收紧或者放松。而铁线虫是通过两三个配备着探针的环状基质嘴钩刺破宿主的上皮的。

这些是铁线虫表皮的各种横切竖切以及被酸碱各种化合物处理过的结果。



C和D是这玩意的幼虫。
这张可以清楚地看见虫虫张开的前嘴,吮吸咽和吸附小管

Reference:
Structural and biochemical analysis of the parasite Gordius villoti (Nematomorpha, Gordiacea) cuticle.https://academic.oup.com/icb/article/42/3/633/724007
3#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:07
没有感觉到很硬,不敢用手接触,用鞋来回碾,感觉就像一团皮筋似的,十分有韧性
4#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:08
哪里硬了。。。以前在爬山的时候石头台阶上遇见一大坨,一条条扭得像个sin曲线还能互相打结,用脚在台阶尖一拧上直接处刑了。。
你认真切是很容易切断的,逛了一圈回答发现切不断的不是拿石头砸的就是用脚踩的。
石头和地面和鞋底都不平呀,铁线虫那么细,很难切到位。
你想想,你有把握一脚能踩死一只蟑螂嘛?
蟑螂:抱歉,长得扁是可以为所欲为的

5#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:09
原回答在后面
作为一个社区小透明本来只是想抖个机灵,居然有不少人说我答非所问。好吧,我就以自己的角度回答一下题主的问题。
题主主要问了两个问题,变硬的原理以及在工业制造中的仿生可行性。
关于第一个,高赞回答 @这一条帅鲤鱼 已经回答的差不多了。由于本人对生物化学方面不甚了了,就从自己看到的东西简单回答一下第二个问题。
第二个问题。铁线虫外壳的最外层为蜂窝状的基质以及分散在其中的大半径的平行纤维。其实这种结构在材料工业上早已不是什么新鲜事物。
材料分为四大类,其中就有一类叫做复合材料。而类似线形虫外层的复合结构属于3-0型结构,即长纤维分散在均匀基体中。比如碳纤维/环氧树脂复合材料就是把长碳纤维分散在环氧树脂中,然后经过交联剂反应使环氧树脂交联聚合(可能类似于铁线虫外表中酪氨酸的聚合),形成互穿网络。固化后的复合材料拥有高硬度,高强度,高模量,强耐环境性能,甚至还拥有一定的韧性(神奇的复合效应)。目前飞机基本都采用复合材料作为机身结构材料替代传统的航空铝合金。这是碳纤维以及单纯固化的环氧树脂都无法达到的高度。
两种材料能否组成1+1>2的优异材料主要取决于两种材料的成分、界面以及生产工艺。由于铁线虫复杂的生物环境以及我对生物化学方面知识的缺乏,所以谈不上成分分析,更讲不上纤维和基质之间的界面问题了。因此也无法从仿生的角度完美的解释两者之间的关联。
然而类似于铁线虫外层的这种纤维排列结构(如果可以勉强算是仿生结构的话),材料工业上是确实存在的,而且已经发展的相当成熟。
图找的不是很好,这是碳纤维复合材料的纵切SEM图,横着的就是碳纤维,中间的就是基体材料,是不是跟高赞回答的图很像?

图片来自于《国产T800 碳纤维/双马来酰亚胺复合材料的界面及力学性能》
如果各位看官觉得有用麻烦点个赞吧 ~
以下为原回答:
初中时在大伯家抓到一只大螳螂,然后把它关在空饮料瓶里。可能是觉察到宿主危险,没过多久,一根铁丝一样的虫子从螳螂尾部钻出来。(现在想想真是恶心)
那时颠覆了我对螳螂的认知,我还以为这是螳螂的崽 ,惊诧于这玩意儿如何变成螳螂。后来读小学的表弟告诉我这是铁线虫,烧都烧不死。我以一位初级中学学长的身份告诉他,这东西主要成分是蛋白质,是可以变性的。
然后我们把它放在蜡烛上烤,没一会儿就焦了,挣扎着死去,只留下表弟崇拜的眼神,顿时感觉自己的初中生物没白学。
不过那玩意儿是真的硬,锤子都锤不烂。
6#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:10
并没有人们传的那么邪乎。本人从小就不信会把手指夹断,多次亲身实验,并无任何可以夹断的可能。硬度也不大,也就是比较有韧性。生物体具有这样的弹性模量和极限应变也不足为奇。牛筋比这韧多了。
3年后居然突然有人又开始赞这个答案,那就再补充一些。
以5、6岁男童的手劲稍微费力可以扯断,扯断后流出白色体液。
7#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:11
不过这个玩意是真的恶心
用脚踩死
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:12
中国人这么强悍 为什么没有铁线虫做的土笋冻
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:13
前几年看的铁线虫入侵,到现在整个人都没别过来这个劲
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热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:14
据闻美军已经开始研发使用铁线虫制造的防弹衣。
















(吐槽非牛顿流体防弹衣梗)
11#
热心的小回应  16级独孤 | 2021-1-6 18:08:15
这个童年阴影之一,看到就下意识的保护手指脚趾,以免真被夹断。
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