作为孩子，我们很多人都听说过蝴蝶是如何通过变态过程而变化的：毛虫扭动着身体，脱去皮肤，形成一个坚硬的蛹，最终，一只美丽的蝴蝶从中出现。但是什么让蛹在蝴蝶发育过程中保持固定呢？发表在ACS生物材料科学与工程的研究表明，尽管毛虫产生的丝绸单独看起来薄弱且细，但它们可以巧妙地将其编织成支撑结构，作为蛹的强力固定装置，就像魔术贴和多绳安全绳一样。
丝绸是一种由蛋白质构成的天然纤维，通常与蚕有关，但也是由各种其他昆虫，包括蝴蝶产生的。在毛虫阶段，蝴蝶利用丝绸创造出一些连接物，以帮助防止掉落，捆绑叶子以进行伪装，并编织小型丝绸地毯，以在变态过程中保持稳定。当它们形成蛹时，毛虫使用一个叫做附器的特殊部分，可以抓住这个丝绸地毯，将蛹牢牢固定在树枝上。一些蝴蝶种类甚至进一步创建一种围绕其胸部的安全带以增强安全性。但这种丝绸有多强，安全带和丝绸地毯中有什么样的结构呢？研究人员Qingyou Xia、Zhaoming Dong及其团队致力于发现这个答案。
科学家们养殖了两种蝴蝶——Danaus chrysippus（普通虎斑蝶）和Papilio polytes（普通摩尔门）——以及两种类型的蚕，允许它们形成蛹或茧。他们收集了用于将蛹附着到树枝上的丝线和形成茧的丝线，测量了每根丝的厚度和抗拉强度。研究结果显示，蝴蝶的丝通常比蚕的更薄、更弱。在分析丝中的结构蛋白时，他们注意到，与蚕丝相比，蝴蝶丝含有更少的β折叠结构，这可能解释了其相对脆弱的原因。
然而，研究人员观察到这两种蝴蝶使用了独特的技术来有效利用它们的丝。附器抓住丝绸地毯，类似于魔术贴的功能，附器的钩设计确保了可靠的连接。当制作丝绸安全带时，毛虫将大约20根不同的丝线扭在一起，形成绳状结构，强度提高了八倍。研究人员认为，他们的发现揭示了毛虫在确保自身安全直至最终变成蝴蝶方面所采用的巧妙方法。
作者感谢中国国家自然科学基金、中国国家重点研发计划、重庆市自然科学基金以及中央高校基本研究基金的支持。
