研究人员发现了鱈鱼鳍上的微小特征，这可能使它们能够在恶劣的水下环境中牢牢抓住。
在北太平洋一块饱受波浪侵袭的岩石上，一种名为鱈鱼的鱼类紧紧抓住表面，以保持其在恶劣环境中的稳定。与海胆利用其分泌胶水的管足附着在环境不同，鱈鱼在没有像管足或章鱼吸盘那样专业的附着器官的情况下，仍能牢牢抓住。
那么，这为什么重要，科学家们又为何如此渴望理解这一点？在高能量环境中繁荣的海洋生物，是设计更高效和有效的人造设备（如机器人、抓取器和粘合剂）的优秀自然模型。改善的粘合剂可能带来广泛的影响，从增强医疗设备到制造更有路面抓地力的轮胎。
一支来自雪城大学和路易斯安那州立大学研究功能形态学的研究团队，最近发现了鱈鱼一种新的和令人惊讶的牵引特性。他们在鱈鱼的鳍上发现了微观特征，可能使它们能够在水下强力附着在表面上，以抵抗水流和波浪。他们的研究结果发表在《皇家学会开放科学》期刊上。
“为了防止被冲走，这些鱈鱼需要另一种保持自己位置的方法，”路易斯安那大学生物学教授艾米莉·凯恩说，她与雪城大学生物学教授奥斯丁·加纳共同撰写了这项研究。“这个群体的一大特征是它们的胸鳍的改造，使得鳍的底部部分减少了鳍条之间的蹼，这使得鳍条能够更远地突出鳍之外。它们可以用这些来抓住岩石或其他基材，但一些物种有进一步的改造，使其能够行走和进行感知功能。”
之前的研究表明，鱈鱼利用流体动力机制，如小巧的流线型身体和利用鳍制造负升力，来保持平衡和抓握。此外，还有物理机制，例如用灵活的鳍条抓握基材（类似于手指的作用），也有描述。这项研究记录了一种新的表面纹理，表明这些底部鳍条可能在微观层面上也会产生摩擦或附着力，进一步增强其抓握能力。
凯恩和她的团队在2022年夏季的华盛顿州友好港进行实地工作时首次发现了这些特征。在使用扫描电子显微镜观察鳍时，她立即认识到鱈鱼的特征与壁虎脚上的细毛之间的相似性。随后，她联系了加纳，后者是动物附着和粘附方面的专家。
“我的实验室对动物在其环境中进行静态和运动行为时如何与表面相互作用感兴趣，特别是在那些利用专门附着器官进行粘附或摩擦相互作用的生物中，”加纳说。他也是雪城大学生物启发研究所的成员，研究人员在此合作开发和设计智能材料以应对全球挑战。“我们采用与我在蜥蜴和海胆研究中进行的非常相似的框架，共同设计和执行了这项研究。”
团队重点研究了密度、面积和长度等特征，以描绘鳍条皮肤的纹理。
“我们将这些测量与已知可产生摩擦抓握力的其他动物具有相似特征的数值进行了比较，比如鳍上像砂纸一样的部分，”凯恩说。“鱈鱼中有一些相似之处让我们认为它们可能正在做类似的事情。”
一张特写图像显示了鱈鱼手指状附肢上的微观结构，认为这些结构增强了抓握力。团队观察到，栖息在高能量、波涛汹涌的沿海环境中的物种，其微观结构的排列与栖息在不那么极端栖息地的物种不同。（图片来源：艾米莉·凯恩）
加纳指出，他们的工作是对鱈鱼鳍条上的这些微观结构的首次描述。“我们不仅在这一工作中描述了这些结构的形式和构造，还提出了可测试的假设，为我们在这一主题上的未来研究提供了强大的智力基础，”他说。
那么，未来的研究将涉及哪些内容，研究这些结构是否会导致新型生物启发粘合剂的开发，可供社会使用呢？
加纳表示，鱈鱼鳍的形态和功能可以有效地集成到用于水下导航和探索的生物启发机器人或抓取器中。随着研究的推进，他们的团队预计了解鱈鱼鳍上的微观结构将为设计合成附着设备提供新的可能性，这些设备可以在水下安全附着并轻松分离。
谁知道，也许有一天，受鱈鱼启发的水下机器人将探索海洋深处，并在生物启发技术的世界中引起波澜。
