貓愛舔毛,能解決惱人的生活問題

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貓在睡覺以外,一天可以花 4 分之 1 時間來清潔他們的皮毛,但用舌頭一直舔,就可以成功清潔?原來貓舌就是設計上佳的梳子,根據近日在「美國國家科學院院刊(PNAS)」上發表的論文,貓舌上的刺細長且彎,不僅可以清潔毛皮,亦可以將唾液帶到皮毛上,水分蒸發時能為身體降溫。細緻的生物結構更啟發到人類研究新清潔技術。

喬治亞理工學院的生物工程師、相關論文高級作者 David Hu 說:「貓舌的工作就像一把非常聰明的梳子。」舌上的刺稱為「乳突(papillae)」,這種聰明的設計為新刷子 TIGR(Tongue-Inspired GRooming)提供了靈感。TIGR 原型採用與之相似的刺突狀結構,可輕鬆清除散亂在物件表面的毛髮。

促成研究的是 Hu 的博士生 Alexis Noel。雖說之前已無數次看過貓舔自己皮毛,但當她看到自家的貓試圖用舌頭梳理超細纖維毯子,卻反覆被勾住時,情景勾起了興趣。加上團隊瀏覽文獻時,發現幾乎沒有科學家注意貓清潔皮毛時所產生的生物力學,遂展開進一步研究。

研究樣本有 6 種貓科動物的舌頭,分別來自家貓、山貓、美洲獅、雪豹、老虎和獅子的屍體。Noel 及 Hu 用微型電腦掃描儀仔細觀察乳突,推翻了過往對貓舌的描述。早在 1982 年,一篇論文曾指貓舌乳突呈圓錐形,但團隊使用的新技術顯示,貓的乳突實際上向喉嚨方向彎曲,這種形狀相較圓錐體更有效留住水分。雖然每個乳突或只能吸收小水滴,但一天下來,家貓舌頭平均可以把 48 毫升,即大約 5 分 1 杯水帶到其皮毛中。

研究人員更發現,乳突的屈曲方向並非固定,高速攝影 3 隻短毛家貓清潔時,影片顯示當貓舌遇到打結的毛,乳突便會隨之迴轉並深入打結部分,將之解開。熱成像相機更顯示,這種行為不僅能保持其外貌整潔,同時也可以幫自身降溫,當唾液蒸發,皮膚和最外層皮毛之間可產生高達華氏 30 度的溫差。

在此基礎上,研究人員使用矽基聚合物 3D 打印出一個約兩隻手指大小、具彈性、上面佈有放大版貓乳突的刷子。Noel 和 Hu 比較 TIGR 及普通髮梳為人造尼龍皮毛除結的情況時,發現前者只需用更少氣力,就能去除去更多結,而且簡單用手指就可擦去殘留刷子的毛髮。

產品也可以回饋提供靈感的主子。TIGR 可以為貓提供接近自己洗刷的感覺,令牠們更為受落。除了梳理外,亦可以在不須剃掉貓毛的情況下,輕易為其塗藥或潤膚霜。團隊指出,TIGR 現時仍有很多地方需要改進,還沒有準備好大規模生產,但已經申請了專利。

康奈爾大學生物工程師 Sunghwan Jung 雖然沒有參與這項研究,但他認同此乃利用自然成物規律創造技術:「這篇論文表明,科學家們可以利用基本動物行為的物理學,去回答基本的問題。」