变色龙“变色”，荷叶不沾水……原来都是自然界的“分子制造”_生活百科

变色龙“变色”，荷叶不沾水……原来都是自然界的“分子制造”

时间：2024-12-17 10:24来源：www.tcdbbw.com作者：未知点击：

导读：

伪装大师变色龙是怎么样变色的？荷叶为什么可以不沾水？病毒又是如何精确侵入细胞的？……

浩瀚的大自然中，神奇无处不在，让人匪夷所思，这类现象背后有着什么科学原理？这类独特的存活方案和精妙的结构设计又是什么呢？这不能不感叹自然界分子制造的神奇魔力。本文在阐释分子制造基础和定义的同时，以这三种动物植物微生物典型案例为引，来探讨挖掘自然界的分子制造奇迹，从而更好地为科技革新服务，赋能新质生产力进步。

1、分子：分子制造的基础

大利著名化学家阿伏伽德罗在1811年发表分子学说，提出了分子的定义：分子是在游离状况下单质或化合物可以独立存在的最小质点。分子是由原子组成的，单质分子由相同元素的原子组成，化合物分子由不同元素的原子组成。分子，作为物质构成的基础单元，是大家赖以存活的根本，它们通过复杂的相互用途，一同构建了大家的物理世界。

分子制造，作为对纳米尺度内的分子的化学反应与分子相互用途的组装、自组装过程的诱导、干涉和控制的技术，不止是科学前沿技术，更是自然界在微观层面的奇迹，值得大家去探索和分析。

2、动物界伪装大师变色龙：动态分子制造的奇迹

每人皆知不少动物都会变色，而变色龙的伪装能力最为出色，它可以随周围环境变换五六种身体颜色来躲避侵袭，是当之无愧的“伪装大师”。由于变色龙的皮肤中含有多种色素细胞，这类细胞可以在光线、温度等环境影响下通过缩短或扩张来改变皮肤颜色。

更为神奇的是，变色龙的皮肤中还含有一种特殊的细胞——虹细胞，它们可以通过改变纳米晶体的结构来调控光线的折射和反射，达成更为复杂的颜色变化。

当变色龙处于不同环境或情绪状况下时，其皮肤中的色素细胞和虹细胞会协同工作，通过精确的分子调控机制达成颜色的迅速变化。这种动态分子制造的过程不只让人惊叹，也为人类研究颜色调控机制、开发新型显示材料提供了要紧的启示。

变色龙“变色”，荷叶不沾水……原来都是自然界的“分子制造”

3、荷叶不沾水的秘密：纳米结构的分子制造

每当大家赏析漂亮荷花的时候，常常能看到一个有趣的画面：停留在荷叶上的水珠，不只不会把荷叶浸湿，反而还会在荷叶上自由滚动，仿佛荷叶表面覆盖了一层看不见的薄膜，当风吹动荷叶摇摆，水珠滑落时还会带走荷叶中的泥土，很神奇！

变色龙“变色”，荷叶不沾水……原来都是自然界的“分子制造”

科学家对此现象进行了深入地研究，德国植物学家威廉·巴特洛特在1997年揭开了荷叶不沾水的机理，大家在高倍电子显微镜下，可以察看到荷叶表面布满了不少微小的乳突，而且间隔非常小，乳突与乳突之间又存在着不少凹陷部分，这类凹陷部分充满空气后，就会在贴紧叶面的地方形成一层薄薄的纳米级空气层。这种纳米级的微观结构赋予了荷叶一种双疏成效，即既不沾水也不沾油。同时，乳突上还覆盖着一层蜡质物体（蜡棒），对水具备排斥用途,从而进一步增强了荷叶的防水性能。

荷叶的这一特质很大地启发了人类在防水材料、自清洗表面等范围的研究与应用。科学家们通过模仿荷叶表面的纳米结构，开发出了多种高性能的防水、防污材料，推进了材料科学的进步。

4、病毒侵入细胞的过程：分子辨别的精确制造

病毒作为自然界中最小的生物体之一，其侵入宿主细胞的过程充满了分子制造的智慧。这一过程大致可以分为吸附、侵入、脱壳、生物合成组装和释放五个阶段，其中吸附和侵入尤为重点。由于病毒表面的吸附蛋白需与宿主细胞表面的受体特异性匹配，才能达成精确吸附。这种分子辨别机制是病毒感染成功与否的重点，也是其特异性的核心。一旦吸附成功，病毒可通过不一样的方法将遗传物质注入到宿主细胞中，完成侵入过程。

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