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海绵

Porifera(多孔动物门),动物界

●水生动物,没有器官,由两层细胞构成,一层在里,一层在外。●海绵没有生殖器官,也没有消化系统和呼吸系统;它们的神经系统十分原始。●大部分的海绵营底栖固着生活,匍匐或直立生长,有时候会长出分支;颜色鲜艳:蓝色、黄色、紫色、红色、绿色……●体长从几厘米到几米不等。●海绵分布在全球的所有地区,除了淡水以及受污染水域。

Spongia officinalis(沐浴角骨海绵)

从海绵到小黄瓜

英国人把它叫做“小黄瓜(The Gherkin)”。不过,事实上,伦敦的这座摩天大楼更应该感谢海绵,尤其是阿氏偕老同穴这种海绵,而不是葫芦科的植物(指黄瓜——译注)。这座建筑模仿了阿氏偕老同穴的骨骼的辐射状结构,以及组成骨骼的元素的受力分布,形成了一个真正的有机支架。“小黄瓜”完全由三角形的玻璃板建造而成,竣工于2004年,拥有一套零消耗的太阳能采暖系统。它的空气循环系统同样模仿了阿氏偕老同穴:海绵当然不需要让空气流动,不过它能够过滤水,制造出漩涡效果来捕获食物。

从一种纤维到另一种

从吸水纤维到玻璃纤维,海绵提供了它们的多样性。

海绵、合成海绵与电子通信之间的联系是什么?答案是纤维。我们都知道第一项从海绵获得灵感的发明:合成海绵。海绵自古以来就被人类打捞起来,用于家庭清洁,也用于滤水、填充安全帽,或者避孕。海绵在数个世纪里被应用得越来越广泛,不停的打捞导致几种海绵几乎要灭绝了——但数十年前合成海绵的发明在最后关头拯救了它们。

我们所使用的海绵其实是动物的骨骼,所有的活细胞都已经脱离了它。这种骨骼是由海绵生产的多孔纤维——海绵硬蛋白组成。直到人们掌握了合成纤维后,海绵硬蛋白的吸收能力才得以复制——但合成纤维既不如它坚固,也不如它柔韧。换句话说,任何一种合成海绵都不如海绵骨骼耐用……

无论如何,今天的科技羡慕的不再是海绵纤维的多孔性,而是它们的坚固性。在众多海绵之中,并不是所有的海绵都利用海绵硬蛋白来生产它们的骨骼,如六放海绵(也被称作“玻璃海绵”),它拥有一种由硅质晶体构成的坚硬结构,正是这些晶体让研究者痴迷:它们组合成了一种十分接近玻璃纤维的材料,而且这种材料十分坚固。

比这更诱人的是,这类玻璃海绵中有一种叫阿氏偕老同穴(Euplectella aspergillum),它能生产可传递光线的纤维——而且比光学纤维更加精准。为什么?因为它们含有微量的钠,这种元素只能在常温下加入,但目前人造纤维都必须在高温下合成。多亏了海绵,未来的电子通信或许能从一种生物材料中受益了。

动物策略

细胞的群居

海绵之所以被归类为动物而非植物,是因为它由动物细胞组成,动物细胞需要有机物维持生命。组成海绵的每个细胞,并没有一种单独的组织功能,它们只是简单地聚集在一起;它们能够持久生长是得益于它们骨骼的生长。因此,海绵代表了单细胞机体与多细胞机体之间的一个过渡:它能够以稳定的方式聚集细胞,但又不需要它们有各不相同的功能。