河马才是汗血宝马?
小时候,我们在武侠小说或者电视剧中应该都听说过“汗血宝马”,从字面上的意思看,就是这种马出汗就像流血一样,实际是汗血宝马的皮肤较薄,奔跑时,血液在血管中流动容易被看到,另外,马的肩部和颈部的汗腺发达,马出汗时往往先潮后湿,对于枣红色或栗色毛的马,出汗后,局部颜色会显得更加鲜艳,给人以“流血”的错觉,因此被称为汗血马。
其实,河马才是真正的“汗血宝马”,因为河马的汗液是红色的。为什么我们的汗没有颜色,而河马的汗是红色的呢?原来,河马的皮肤上 有一种特殊的腺体,会分泌红色的液体,能够使河马的皮肤不至于太干燥,但人们常误认为河马流的汗是“血汗”。研究者一直以为这是河马的皮肤干燥后皴裂,毛细血管破裂而流出的血,后来才发现在红色的汗中并没有检验出血红蛋白,这才否定了“血汗”的说法。
河马是一种两栖动物,喜欢群居,善于游泳,害怕寒冷,喜欢温暖的气候。它们的皮肤长时间离开水后会干裂,而生活中的觅食、交配、产仔、哺乳也均在水中进行。河马的身体由一层厚厚的皮包裹着,皮呈蓝黑色,上面有砖红色的斑纹,除了尾巴上有一些短毛外,身体上几乎没有毛。河马的皮格外厚,皮的里面是一层脂肪,这使它可以毫不费力地从水中浮起。当河马暴露于空气中时,其皮上的水分蒸发量比其他种类哺乳动物多得多,它的皮肤上没有汗腺,却有其他腺体,能够分泌一种类似防晒乳质感的红色潮湿物质,并能防止昆虫叮咬。
日本庆应大学科学家在《自然》杂志上发表报告说,河马本身没有汗腺,但它有一种专门的皮下腺体,可以分泌出黏稠状汗液物质。随着其中的色素分子不断聚合成更长的分子链,黏液也从开始的无色变成红色,直至最后变成棕褐色。
河马汗为什么能防晒?
“河马的汗腺分泌液呈粉红色,这让它在水塘里特别显眼,不明真相的群众可能以为河马被晒伤了,其实不然。人们曾经对“汗血河马”大惑不解,有人说它可能有防水的效果,有人说它只不过是用来散热的,有人认为河马出汗是为了降低体温、保持凉爽。
仿生学科学家研究发现,这种黏液很可能同时具备抗菌和遮光的功效,因为河马能在毒辣的太阳光下暴晒一整天而不会被晒伤。研究人员经过提取河马汗液进行研究发现,河马身上有一种红色分泌腺体,可以分泌出叫做“河马汗”的粘稠液体,这种液体的结构非常精密,能够反射阳光,从而保护河马这种庞大的动物不受阳光的伤害。
2004年,以日本京都药科大学的桥本贵美子为首的研究团队在《自然》杂志上发表了一篇论文,揭开了河马汗的神秘面纱。桥本女士对这奇怪的河马汗感兴趣还要得益于她孩子的启发。据说,她于某日带孩子去动物园游玩,孩子看到了红红的河马,童言无忌道:“妈妈,河马受伤了吗?”。桥本女士回答说:“那是它的汗。”“为什么河马汗是红色的?”孩子这下把妈妈问住了。还好,这位妈妈是个科学家,她回到办公室查阅资料,居然发现这个问题是科学上的空白,于是,桥本女士率领自己的团队投入了对河马汗的研究之中。
为了获取河马的“汗血”,桥本女士每天用纱布从河马身上和头上擦拭汗水,之后以冰冻用于保存。2004年,他们在《自然》杂志上发表论文,宣布在长期实验中,从河马汗中分离出了红色的物质——河马汗酸“hipposudoric”。
河马虽然不像人那样出汗,但它的皮下腺体却能分泌出强碱性黏稠液体。刚分泌出的液体无色透明,但随着其中的色素分子不断聚合成更长的分子链,液体也从无色变成红色,直至变成棕褐色。桥本女士的实验分析结果表明,河马汗液中含有两种色素,一种为红色,另一种为橙色,她将红色的称为hipposudoric acid,橘色的称为norhipposudoric acid。从X光结晶图中所显示出的结构,他们认为这些色素可能是一种苯胺基丙酸(phenylalanine)以及酪胺酸(tyrosine)中间代谢产物的衍生物质。
通过X线衍射图研究这两种色素的结构,得知这些色素原来是河马体内的有机酸代谢的产物。进一步测试表明,红色色素可以吸收可见光和波长为200~600纳米的紫外线,而315~400纳米正是对生物体杀伤力最强的长波紫外线的范畴。这说明,红色色素的确能够保护河马的皮肤不受到太阳光的伤害。
桥本女士提醒说,人们不要因此就盲目地跑到动物园去揩一把河马汗往自己身上抹,因为河马的脾气非常暴躁,攻击性很强,采集河马汗是一项非常危险的举动,非专业人士千万不可贸然行动。
河马汗能用作防晒霜?
河马的汗腺会分泌这种名为“河马汗酸”的物质,这种物质就是一种超级防晒霜“acid”,这个新造的词由hippo(河马)和sudoricacid(汗酸)拼凑而成。河马汗酸至今没有被化妆品品牌商转变成奢侈品真是令人奇怪,因为它是高效的防晒剂。
“河马的汗结合了胭脂、防晒霜和抗菌剂,是一种完美的化妆品。”生物学研究者王冬戏谑地说,“只不过,用了这种完美化妆品的人闻起来像一头恋爱中的河马”,因为河马汗的臭味非常大,这种“河马汗”在河马身上,尤其是背上,是一层米粒大的细密的红色透明状的汗珠,科研人员收集了河马从面部到背部的汗液样品,研究人员使用了一系列技术来分析这种液体的成分,发现其中不稳定的红色色素和橙色色素转变成了芬芳化合物。
这些分离出来的色素极不稳定,而在河马身上却能维持数小时,才由鲜红的汗聚合成褐色的块状物。他们推测,这可能是河马随着排汗分泌的黏液维持了色素的稳定,这导致了河马汗在美容领域还无法被应用。
河马汗的气味和稳定性是目前制约河马汗成为“完美化妆品”的两大制约因素,目前还不能应用于美容护肤领域,但是日本和欧洲多处的仿生科学家正在研究河马汗的应用,期待这种“完美化妆品”的问世。
河马汗是天然抗生素?
一般人的汗液里都含有杀菌蛋白质。日本研究人员的最新研究表明,河马的红色汗兼备防晒和抗生素的功能。科研人员让一些能促使伤口化脓的细菌附着在河马的皮肤上,发现河马身上的液体具有很强的杀菌功效,这些细菌根本无法伤害河马的皮肤。研究人员还发现,河马汗的红色色素能抑制绿脓杆菌和克雷伯氏肺炎杆菌的生长。这对河马来说很重要,因为雄河马常为竞争生存领地而打斗,经常伤痕累累,如果没有红汗的保护,感染的机率就会大大增加。
值得注意的是,低浓度的河马汗酸还可以抑制铜绿假单胞菌和克雷伯氏肺炎链球菌的生长,在医学上有一定的使用价值。不少药厂的老板们对桥本贵美子的研究成果非常感兴趣,希望借此开发出更好的防晒霜和抗生素。不过研究人员指出,河马汗液里的这些成分属于不稳定化合物,若要开发成人类使用的防晒用品、抗生素,还需要一段时间。
对于河马汗有何应用研究?
世界上有很多组织在研究河马的汗液,这叫仿生学,或者说生物启示。复制河马汗的“杀菌、杀虫”作用是仿生学科学家的好主意,这将会获得一个四合一的产品:遮光、防紫外线、杀菌,还能防虫。
美国莫塞德加州大学工程学院教授瓦伊尼和他的同事埃米莉?瑞德、丽莎?哥仑布、麦克斯韦?谷芭坦,从弗雷斯?诺查菲动物园中河马休息的地方,重新收集了这种分泌的液体,并且把液体转移到了密封的塑料容器中。几个月之后,这种红色的“汗”竟然没有出现任何发酵、滋生细菌,或被真菌污染的现象。通过对“汗”的分析,表明了它含有两种液晶结构:带状的和非带状的。瓦伊尼解释说,当放大到特定的倍数来看时,带状组织由同心的黑色环状物构成。
那些环状物由带状结构的周期性引起,发生在带状结构时的规模比得上有可见光波长时,这意味着这种汗是一种有效的阳光反射体,所以它兼有防晒和遮光的效果。而非带状结构可以通过减少汗的粘稠度,加强汗覆盖在河马的皮肤表面的能力。
仿生学研究人员最擅长的是模仿或者向自然界学习,然后应用到人造产品或者材料上,瓦伊尼就是这个领域中的领先人物之一。他说:“自然界提供给我们的是经过无数年代进化发展却仍然存在的物质,它们全是未被发掘出价值且无法被衡量的数据。”目前,瓦伊尼正在和他的团队研究如何能将河马汗提取出来用于人们的生活,例如制造紫外线防护服、医学抗菌,以及应用于美容领域,其市场价值非常广阔。
“最完美的化妆品”、“最天然的抗生素”、“四合一的杀菌杀虫产品”都是人类对于“河马汗应用于生活”的期待。河马的红色汗液不仅奇特,而且对人类未来的防晒美容、紫外线防护、医学抗菌等生活和医学领域都有重大的意义,目前,日本和美国的科学家正在研究中。