摘要: 貽貝一生中的絕大部分時候，都并不令人神往。這些擁有成對貝殼的軟體動物，是“法式青口”的主要材料。它們大半生都粘附在巖石上，通過過濾流經(jīng)的海水來獲取食物。但有些科學(xué)家卻愿意花費多年時間來研究這些“簡單”的生物，仔細觀察它們靜態(tài)的生活方式，探究它們身上最大的秘密：...
貽貝一生中的絕大部分時候，都并不令人神往。這些擁有成對貝殼的軟體動物，是“法式青口”的主要材料。它們大半生都粘附在巖石上，通過過濾流經(jīng)的海水來獲取食物。但有些科學(xué)家卻愿意花費多年時間來研究這些“簡單”的生物，仔細觀察它們靜態(tài)的生活方式，探究它們身上最大的秘密：就算周圍不斷有水流沖擊，貽貝也總是能牢牢地貼在濕潤的、滑溜溜的巖石上，它們是怎么做到的？
附著在巖石上的貽貝。 圖片來自： wikipedia
關(guān)鍵成分：左旋多巴
第一個嘗試解答貽貝粘著之謎的人是赫伯特·韋特（Herbert?Waite）。他在上世紀七十年代時，還是美國哈佛大學(xué)的研究生。他從那時起開始收集康乃狄克州海岸線上的貽貝，然后把它們帶回實驗室進行研究。他分析了貽貝那些“粘性線狀物”——也就是“足絲”——的化學(xué)組成。貽貝就是依靠這些足絲，把自己固定在巖石上的。
貽貝會通過某種類似于注塑生產(chǎn)的生理過程，制造出像頭發(fā)一樣纖細的足絲。它們強健的足部會生出溝渠，而它們會把液態(tài)的蛋白質(zhì)擠壓到溝渠里，只需幾秒鐘時間，就能形成一條穩(wěn)固的線狀物。每條線狀物的端點上都有一個粘性的“軟墊”，可以牢牢地吸附在巖石上，或者其他任何貽貝想要貼附的堅硬表面上。
貽貝的足絲（不是絲足）。圖片來自：springerimages.com
韋特把足絲、粘性軟墊和生產(chǎn)它們的腺體里的蛋白質(zhì)鏈條破壞，仔細進行觀察。在這三種結(jié)構(gòu)里，他都能找到同一種罕見的氨基酸——“左旋多巴”（L-dopa，或稱為3,4-二羥苯丙氨酸）。植物可以制造這種分子，人體也可以制造它。它是神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺的前體，因此也被用于治療帕金森氏癥。
韋特的研究發(fā)現(xiàn)，左旋多巴也正是貽貝之所以能粘著在巖石上的原因。
左旋多巴分子的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，是鄰苯二酚側(cè)鏈，它是由一個苯環(huán)和連接在苯環(huán)上的兩個羥基組成的。而這些羥基會和巖石、船殼以及任何貽貝試圖貼附的東西結(jié)合在一起。
左旋多巴，左邊的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)是貽貝粘附的關(guān)鍵。圖片來自：wikipedia
繼韋特的發(fā)現(xiàn)之后，其他科學(xué)家也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多種不同的貽貝“膠水”。它們都含有左旋多巴?，F(xiàn)在這些物質(zhì)被統(tǒng)稱為“貽貝粘著蛋白”（mussel adhesive proteins），簡稱MAPs。
從貽貝到生物膠水
在貽貝粘著蛋白研究領(lǐng)域，最激動人心的問題是：我們怎么才能把這些分子用于人類世界？這也促使科學(xué)家們做了很多圍繞貽貝進行的研究?？茖W(xué)家們不僅在貽貝的啟發(fā)下發(fā)明了好幾種“貽貝膠水”，還由此研發(fā)出了一種富含鄰苯二酚、能夠自愈的聚合物。
科學(xué)家合成的“貽貝膠水”，其中也富含左旋多巴或者其他帶有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的化合物。它們被開發(fā)成手術(shù)工具，用于治療疾病。這其中一個很有前景的應(yīng)用，就是在產(chǎn)前對胎兒進行手術(shù)（注：這種手術(shù)的目的是治療某些發(fā)育缺陷）。對胎兒進行手術(shù)一直是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為包裹他們的胎膜特別脆弱，難以縫合。但是在貽貝膠水的幫助下，手術(shù)就容易多了。貽貝膠水在潮濕環(huán)境中依然能發(fā)揮它的粘著力，也不會引發(fā)難以解決的免疫反應(yīng)（更多閱讀：Mussel Glue Could Help Repair Birth Defects）。
防水膠水還能協(xié)助治療動脈板塊。在治療斑塊造成的血管狹窄時，醫(yī)生常會通過球囊和支架來擴張血管，支架還會包裹上抑制血管內(nèi)皮增生的藥物。不過當(dāng)它們被安置到位時，釋放出的藥物至少有95%都會被血流沖走。而采用特殊的生物膠水把藥物“粘住”，就可以大大減少藥物的浪費，并延長支架的使用時間。
赫伯特?韋特實驗室的研究者們不僅在貽貝的啟發(fā)下發(fā)明了好幾種“貽貝膠水”，他們還開發(fā)出了一種富含鄰苯二酚、能夠自愈的聚合物。它的潛在應(yīng)用包括制造人工膝蓋和髖關(guān)節(jié)，這樣幾乎不需要額外的手術(shù)就能維持正常。
貽貝膠水還有另外一個可能的應(yīng)用，不過這就有點違反直覺了。
現(xiàn)代海運行業(yè)面臨的一大問題是，他們的船體上會附著越來越多的不速之客，包括貽貝、海藻、藤壺和其他有殼生物。這一現(xiàn)象被稱為“生物淤積”，它會增加阻力，讓油費飆升。過去人們常使用有毒化合物（三丁基錫，TBT）來防止淤積，但是如果有毒物質(zhì)進入環(huán)境，就會帶來嚴重的生態(tài)問題，所以現(xiàn)在全世界都禁止使用這種物質(zhì)。
而生物膠水給我們指出了另一條解決之道。我們或許可以用它把其他危害性較小的抗淤積物質(zhì)緊緊粘在船體底部，由此就能避免造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)揭開了貽貝的粘著之謎，或許我們可以反過頭來，利用防水膠水來防止貽貝粘著了。
