它看似柔弱，但很会用特殊的粘液捕猎

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撰文｜伊丽莎白·安妮·布朗（Elizabeth Anne Brown）

翻译｜林清

栉蚕（Peripatus）属于有爪动物门（Onychophora），俗称天鹅绒虫（Velvet Worm），是一种体表结构和触感好似天鹅绒一般的蠕虫，有着柔弱的外表，但它们属于捕食性动物，且捕食方式十分奇特：通过喷射黏液来捕捉猎物。

天鹅绒虫生活于热带和温带地区的林下落叶层，白天隐藏在落叶之下，夜间“迈”着几十条胖胖的小短腿出来活动。它们体形较小，体长从1厘米左右到20厘米不等，视力极差，只能盲目地四处移动，全凭运气撞见可食用的猎物，比如蟋蟀或潮虫。一旦发现猎物，天鹅绒虫便会利用头部两侧的腺体向猎物喷射黏液。

加拿大麦吉尔大学（McGill University）的生物化学家马修·哈林顿（Matthew Harrington）研究天鹅绒虫已有十年之久，他表示：“这个过程发生得太快了，几乎就像它们在打喷嚏一样。”

起初，这种黏液是一种水状液体，但在空中会转变成凝胶样丝状物，缠住不幸被捕的猎物并将其牢牢黏在地上。随着猎物挣扎，黏液会形成纤维状细线，接着几秒内就会硬化成玻璃态纤维。

一个多世纪以来，科学家一直对天鹅绒虫黏液的黏性很感兴趣。（19世纪70年代，研究者试图弄清楚是什么让这种黏液很黏，就尝了尝它。结论是：味道苦涩。）根据哈林顿和同事近期在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表的研究，这种会发生相变的黏液或许对研发新一代可回收生物塑料具有启示作用。

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此前，研究者发现将这种纤维浸泡在水中可以使其恢复到液态，假如重新在指尖揉搓这些黏稠的液体，就会发现它们重新形成了像尼龙一样坚固的纤维。这意味着，“关于制造这种纤维所需的一切信息都编码在自身的蛋白质中，”哈林顿说。

但科学家发现，分离这些蛋白质说起来容易，做起来却很难。因为这种黏液对外部的接触非常敏感，即便是移液这样常规的实验操作也会触发相变。为避免陷入这种棘手的局面，科学家对采自多地（包括巴巴多斯、新加坡和澳大利亚）的天鹅绒虫黏液中的蛋白质进行了RNA测序，然后将RNA序列输入到AlphaFold3（由谷歌DeepMind推出的人工智能模型，用于预测蛋白质结构）中。对于这三种天鹅绒虫，哈林顿说，AlphaFold3“都输出了一种马蹄形”且富含亮氨酸的蛋白质。

尽管这种结构对材料科学家来说很新颖，但对演化而言却早已司空见惯。比如有一类相似的蛋白质叫做Toll样受体（toll-like receptor），是跨越植物、无脊椎动物和脊椎动物的最古老最保守的免疫系统的组成部分。这些受体位于免疫细胞表面，可以与入侵微生物的碎片紧密结合，随后再将它们释放。哈林顿和同事认为，这种马蹄形的蛋白质可能采用类似的“主-客”动力学机制与黏液中的其他蛋白质结合，产生键合力强且可逆的键，从而形成强韧的纤维。

这对致力于开发塑料替代品的材料科学家而言极具吸引力，他们的目标是制造易于分解并可重塑为新形状的替代材料。

哥斯达黎加国家纳米科技实验室（National Laboratory of Nanotechnology）研究天鹅绒虫黏液的研究员扬德里·科拉莱斯·乌雷尼亚（Yendry Corrales Ureña，未参与这项研究）认为，这项研究发现的马蹄形蛋白质很重要。

不过，她补充说，这些蛋白质并不能解释天鹅绒虫黏液的其他重要特性，如韧性或弹性。“它们只是揭开了层层谜团的冰山一角。”

哥斯达黎加大学（University of Costa Rica）研究无脊椎动物演化的生态学家胡利安·蒙赫·纳赫拉（Julian Monge Najera）说，来自不同大洲的三种天鹅绒虫喷射的黏液中所含蛋白质具有相同的形状，这凸显了天鹅绒虫一直保留着这一非常古老的演化特征。

化石记录显示，至少在3亿年前，天鹅绒虫就已经存在了，形态与现生天鹅绒虫相似，比恐龙和现今大洲出现还要早。“如果我能搭乘时光机回到寒武纪之后的古生代，我在那里捕获的天鹅绒虫会与如今生活在哥斯达黎加云雾森林中的并无两样，”蒙赫·纳赫拉说，包括它们分泌的、会发生相变的黏液。

哈林顿及其团队正在努力从黏液中分离纯化马蹄形蛋白质，并通过电子显微镜确认这种蛋白质的结构。“我们不会为了替代塑料而不断提取天鹅绒虫的黏液，”哈林顿说，“但我们希望能模仿它们的化学特性。”