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猫咪倒刺的特征和作用
2023-01-24

猫猫时常要花费高达四分之一的清醒时间舔它们身上的毛,相信也有不少主人被它们舔过。其实,猫科动物舌头上有着微小而又尖锐的乳突构造,就是我们常说的“倒刺”。

倒刺可以去除跳蚤并降低体温。乔治亚理工学院的研究人员Alexis Noel和David Hu曾记录了从家猫到狮子等六种猫科动物,死后舌组织动作的高分辨率图像和视频。对猫舌的CT扫描显示它们没有被实心锥体覆盖,而是被爪形钩子覆盖。它们平躺且朝后,并且他们发现倒刺的尖端形状特别好,可以将唾液深深的带入所有的皮毛,以帮助清洁。

它们的倒刺实际上是一些U型沟槽,唾液通过毛细作用存储在沟槽之中。清洗毛发时,倒刺竖起。随着舌头压低毛发,竖立的倒刺恰好可以接触到毛发下面的皮肤。皮肤表面的唾液能有效的清除污垢并可以给身体降温。

另外,研究者还受倒刺启发,制作了一把3D打印的舌头毛刷,刷子上是缩小版的猫倒刺,可以看见,刷子不仅可以用于梳理,还可以将乳液涂抹在猫猫皮肤上,而不需要剃毛。由此证明TIGR比普通的毛刷更好用。为此研究者已经为它申请了专利。

图一:倒刺特征及作用

(A) 家猫清理毛发

(B) 其舌头的特写图,显示所有倒刺指向左侧,朝向喉咙

(C) 倒刺运动的四个阶段

(D和E)清理期间,毛发被舌头上的倒刺运动分开,露出皮肤。来自舌头和皮肤的热量如图D由白色表示,在倒刺运动后,蒸发导致温度下降,如图E呈暗紫色。

图二:猫的舌头和它的毛细作用乳突。

(A)猫科动物舌头,家猫、山猫、雪豹、老虎、狮子

(B)从家猫到狮子的倒刺CT扫描

(C)家猫舌头的CT扫描,其中B的扫描取自红色圆圈区域

(D)倒刺高度和体重之间的关系

(E)家猫倒刺的毛细作用,在0.1秒内吸食红色食物染料

(F)红色食物染料吸入的时间过程


图三:猫咪清理毛发的倒刺几何学。

(A) 猫清理毛发的示意图,舌头压缩毛发,然后像右移

(B) 压缩前后毛发的特写视图,当舌头向下推时,毛发深度hfur和孔隙率ϵ都下降

(C) 压缩毛发高度hfur和倒刺高度hpapillae。虚线hpapillae=hfur,表示了舔舐和不舔舐猫猫之间的分割线。

图四:从舌头到皮毛的唾液转移

(A) 猫毛在湿润时会形成毛团

(B) 结块毛发示意图,局部孔隙率降低

(C) 由舌头转移到毛发的蓝色食物染料,长度对应梳理长度

(D) 单一的倒刺由蓝色染料舔成此状

(E) 转移的唾液量和倒刺速度直接的关系,垂直灰条表示猫猫的梳理速度,虚线表示湿润毛发的孔隙度

图五:TIGR毛刷

(A) 使用UV染料照射家猫舌头

(B) 3D打印的模拟物,显示出与猫舌相似的灵活性

(C和D)3D打印刷和人类使用毛刷,每种颜色代表彩虹顺序的连续试验,力的峰值表示遇到的毛团

(E)示意图显示当猫舌倒刺遇见杂乱的毛发后,遇见缠结(左),抓住缠结(中),旋转直到垂直(右)

猫舌头除了强大的清理毛发作用,还藏着什么秘密呢?

· 制造水柱来饮水

· 分辨水的类型及新鲜度

· 有效的去除肉中的骨头

· 标记方式,留下自己的气味

总而言之,借用David Hu的一句话来说就是:“猫舌就像是一个非常聪明的工具”,虽然仿猫舌的毛刷还没有打算进行生产,但是相信随着TIGR的出现,在不久的将来,一定会得到大规模的利用,展现它了不起的价值。