壁虎 大自然界的鍵之鍊金術士

殊途同歸之路

經過研究後科學家發現， 多種具有不同身體質量的動物，像是蒼蠅，蜘蛛和壁虎，都透過類似的構造與原理，產生極具效率的附著，才能夠黏附在垂直牆面上行走，就算是在天花板上也一樣，此現象廣泛地存在自然界的黏著系統中，且有著微妙的趨勢。壁虎在所有具黏著能力的生物當中可算是體型最為龐大與笨重的一種，必須藉著次於微米尺度的機制法則來確保本身的黏著能力，因而演化出奈米等級的分裂接觸模式，形成更優越的細微接觸，進一步增進黏著力量。對於蒼蠅這類重量較輕的生物來說，經科學家的觀察，蒼蠅黏足上的剛毛數量約為10的3次方~10的4次方，比起壁虎明顯少了很多；另一方面，壁虎最終的匙突結構外形與蒼蠅的差異也很大，壁虎的匙突能產生大小約為 0.3 μ m 的接觸半徑，而蒼蠅約為 1.6 μ m 。

這或許暗示著在隸屬於相同支系的情況下，對於越重的同類生物來說，如果接觸構造的半徑不變，他們的黏附力就會透過加強纖毛密度來加以提升；同時對於不同支系間體型較為笨重的生物而言，接觸結構的最終直徑與半徑比起較輕的生物會降低很多。 因此在壁虎與蒼蠅的對照李我們可以歸納出這樣的結果，相較於蒼蠅而言，壁虎因為本身的體積質量較大，由於 尺度規則上重量的增加所造成的影響會比黏足的接觸面積來得迅速，因此壁虎必須提高剛毛的密度來做補償；另外 演化過程中為了獲得更好的黏著能力，壁虎除了在黏足上的剛毛密度會比較高，末端結構外形也會因分裂化的結果，產生比起蒼蠅來說更優越的點接觸，進一步形成效果奇佳的黏著力。以生物廣泛且多樣的黏著行為來看，在分子間作用力的前提下，壁虎腳上的構造可說是最為優異的演化結果。

《圖 27

結合分子黏著與接觸力學理論，在對生物表面結構的廣泛研究中，顯示出動物具有 6 種不同末端元件的尺度效應

》E. Arzt , S. Gorb, and R. Spolenak, “From micro to nano contacts in biological attachment devices,” PNAS, vol. 100, no. 9, pp. 10603-10606, 2003.