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你讨厌苍蝇吗?讲究卫生,消灭苍蝇孳生的环境,它们就会远离。你环境脏乱差,苍蝇就会主动光顾,帮你消化垃圾和污物。看样子,世界不能没有苍蝇,没有了它们,那些以苍蝇为食的动物还不饿死?靠苍蝇传粉的植物还不绝种?但人的居所和公共场所最好没有苍蝇,有苍蝇肯定是不卫生。
食物链需要苍蝇,人又要消灭苍蝇,这真是一道难解的怪题。既然人还要同苍蝇相处,我们不妨打破传统观念,用另类眼光观察苍蝇,看看它到底有哪些存在的理由?
高效蛋白工厂
苍蝇是腐食性的昆虫,繁殖能力惊人。一只雄蝇找到一只雌性蝇,它就会在飞行中抓住雌蝇,迫使它着陆,然后将精子输入雌蝇体内,几天之后雌蝇会在一个温度适宜的地方产卵,它一生可产卵6次,一次可以产80多枚,12小时之后卵就孵化出幼虫了,也就是我们俗称的蛆。这时幼虫吸取营养,迅速长大,然后它们的动作缓慢下来,蛆变成了桶状的蛹,几天之后它们的蛹皮破裂,新苍蝇就这样诞生了。
一对苍蝇,一个夏季能繁殖2亿多个子孙,生殖能力之大,除细菌外没有哪种生物能同它相比。科学家研究发现,蝇蛆在粪便里钻来钻去,并不吃粪便中的食物残渣,而是在吞食粪便中的细菌菌体。人和动物的肠道中生活有大量的微生物,其中大部分是与人共生的益生菌,也有一些病原菌。人的排泄物中,菌体要占干重的1/3,新鲜的排泄物中除水和没有消化的食物残渣,主要是菌体。菌体含有大量的蛋白质、脂肪和糖,营养丰富,所以,以细菌为食的蛆生长特别快。
人们利用苍蝇生物量大的特点,养殖苍蝇生产动物性蛋白质,收益显著。据统计,1千克猪粪或鸡粪,能养1.8万条蝇蛆,1只饲养笼可养1万只苍蝇。一个劳动力在农业劳动之余,可照料30只苍蝇饲养笼,每天可产出15~25千克蛆,用作蛋鸡的蛋白质饲料,生产1千克鸡蛋成本才几角钱,鸡蛋的品质和等级也大大提高。蝇蛆含60%的蛋白质,15%的脂肪,还有一些维生素、生物素、生长素,比猪、牛、羊动物蛋白营养价值高出几倍。蛆经过灭菌、除臭、脱水,可以制成浓缩蛋白质,作食品添加剂,也可做生产酱油、味精的原料,成本低廉。
人类食用蚕蛹已有相当长的历史,实践也证明蚕蛹是不可多得的补品。据说蝇蛆的营养价值完全可同蚕蛹媲美,但食用蝇蛆,人类的情感恐怕难以接受。但如果对蝇蛆进行无菌培养,它的味道同虾仁差不多,但成本只及虾仁的几十分之一。苍蝇是高效的蛋白质生产厂,它的生产工艺比菌体蛋白生产要简单得多,生产成本特低,养蛆是一项有大利可图的生产事业。无菌蝇蛆还可以用于医疗,用它们啃食伤口的病菌和腐烂组织,胜过任何疗伤药物,它们的分泌物还有益于伤口的痊愈。
新型抗菌模本
在腐烂腥臭垃圾中生活的苍蝇,为什么不生病呢?早在上世纪60年代,科学家就对整日在腥臭和腐食中穿梭的苍蝇感兴趣。他们捉来很多苍蝇,在解剖放大镜下将肠道一个个取出来,研磨成浆液,从中分离到一种小分子蛋白质。将它滴在伤寒、霍乱、痢疾、脑炎、肠炎等病菌的培养基上,生长得好好的病原菌大部分溶化死去了。就是这种杀菌蛋白,使苍蝇身在病菌中,从来不生病。
人类在对付疾病上,一直将抗生素当成灵丹妙药,一受感染就用抗生素,甚至连动物饲料中也不忘放进抗生素。由于抗生素的滥用,病菌的抗性基因越战越勇,很多抗生素在病菌面前已没有了威力,这令医学家大伤脑筋。为了寻找新的抗菌药,上世纪70年代,瑞典科学家鲍曼领导的科学家小组,开展对昆虫免疫的研究。高等动物的免疫防病是由免疫系统担当的,昆虫有没有免疫细胞呢?他们对蚕蛾接种细菌,看它们能释放出什么防御物质。在蚕蛾的血淋巴中没有找到免疫细胞,却分离得到两种多肽,正是它们杀死了接种的细菌,科学家将这些杀菌蛋白质定名为抗菌肽。
进入21世纪后,对抗菌肽的研究步伐加快,科学家从不同的生物体内诱导分离获得的抗菌肽已有500多种,仅从昆虫中分离到的就有170多种。科学家已经知道,抗菌肽是生物体内经诱导产生的小分子蛋白质,由20~60个氨基酸化合而成,分子量在2 000~7 000,所有的抗菌肽都有生物活性,它们很容易溶解在水中,对多种病菌都有杀灭作用,是一种广谱的杀菌物质。它们专门对付原核细菌和病变的真核细胞,对人十分安全。我国科学家用纯化的柞蚕抗菌肽攻击宫颈癌细胞和阴道滴虫,杀伤力明显。抗菌肽还能有效杀死人体寄生虫,对采采蝇体内的原虫也有毒杀作用,给非洲大陆莱姆病的治疗带来希望。现在,已有多种生物工程抗菌肽进入临床试验,效果十分喜人。它们不是直接从蝇蛆中提取的,但苍蝇是抗菌肽鼻祖的发现地,为对付微生物的抗药性苍蝇功不可没。
仿生蝇眼探测
昆虫的头部都有5只眼睛,3只单眼,2只复眼,苍蝇也一样。从生物课知道,单眼只能感知光线的强弱,两只半球形的复眼才是苍蝇的视觉器官。在显微镜下观察复眼的装片,它是由一个个六边形和四边形的小单位组成的,这些“小眼”有4 000多个。据科学家研究,苍蝇的每一个“小眼”都是一个小透镜,有独立的光学系统,有通向视中枢的感光细胞,也就是说每一个“小眼”都能成像。科学家根据这一原理,在上世纪就制造出了蝇眼式相机,它的镜头由上千个小镜头粘合而成,闪光一次能得到无数相同的像片,用于制版印刷可以大大提高工效。
深一步研究发现,如果把每一个“小眼”的光信息整合,能形成全视场的图像。苍蝇正是靠复眼,获得比人眼分辨率高得多的运动视觉信息。实验表明,一个物体摆在人眼前0.05秒,人方能看清它是什么,而苍蝇的复眼只要0.01秒就能看清了,判定的速度是人眼的5倍。苍蝇的“小眼”从不同的视角扫描,经视中枢分析,能很快确定目标的位置和速度,对运动着的物体有极好的探测和跟踪本领。美国科学家用这一原理,制造了宇宙射线探测器,它由880个人造“小眼”相互联结,对天空进行全天候地观测,记录高能宇宙射线的运动轨迹,为天文学家提供各种天体的信息。
蝇眼雷达是人研究复眼结构的又一科学成果。它将“小眼”多元程控排布,用于监测、跟踪空中的飞行器,比原先的蛙眼雷达要灵敏得多。最近,科学家又将“小眼”发展成只有几十个原子的晶格结构,制成的感觉元件,大小同小型的探头相当,装配成的智能制导系统用在导弹上,使命中的精确度大为提高。
科学家还对蝇眼视神经叶结构进行电子模拟,还研制出一种像素光学传感器(视觉芯片),装在机器人头部,使轮式机器人能像动物一样直线向前走。
飞行技巧启示
能飞的昆虫,大多有高超的飞行技巧,苍蝇更是昆虫中飞行的高手。至今为止,科学家对苍蝇的飞行本领还没有研究透彻。苍蝇能灵活地在空中直飞,在空中振翅停留,在空中急转弯,退着飞,还能在空中盘转翻筋斗。这些复杂的高难飞行动作,人造飞行器无法与之相比,里边的物理学原理也高深难测。经过多年的探索,科学家只搞清了苍蝇复杂飞行中保持平衡的秘密。在苍蝇的一对翅膀下,各有一个针头大小、样子像哑铃的楫翅,也叫平衡棒。苍蝇在飞行时,楫翅以每秒330次的频率振动。飞行时如果身体发生倾斜或仰府,将要偏离航向,楫翅就会扭转振动,并向大脑报告,神经反馈调整肌肉的收缩,就能确保飞行的安全。科学家根据楫翅的调节原理,设计了一种陀螺仪,安装在飞机和火箭上。它像一只音叉,两臂四周的电磁铁,使音叉发生固定振幅和频率的振动,好像楫翅的振动一样。有了它,飞行器就能自动纠正航向,也能自动保持平衡。
现在,科学家正对苍蝇的飞行技巧进行深入研究,例如,苍蝇是怎样实现急转弯的?如果搞清其中的原理,用在飞机上,当飞行时遇到前方的大山,来一个急转,就可以避免撞机事故的发生。苍蝇在飞行中能在空中振翅停留,如能搞清其中的原理,对飞行器进行仿生设计,远程飞机的空中加油就会变得很简单。
逐臭原理有用
苍蝇的嗅觉特别灵,苍蝇能嗅闻到50千米以外的腥臭味,比猎狗的嗅觉还要灵敏。但它们只对腥臭感兴趣,对其他一些气味却有点麻木。科学家已研制出模仿狗嗅觉的电子鼻,但对苍蝇的嗅觉原理却没有进行深入的研究。如果搞清苍蝇对化学气味分子的接收原理,将信息转变成电脉冲,制成气体分析仪,用于化学毒剂、有害气体、特殊气体的鉴别,在化工生产、国防和宇航上将大有用武之地。
美国科学家正在训练苍蝇嗅炸药、嗅地雷。将微型的无线电发射器装在苍蝇身上,当它探测到地雷或炸药后,发射器就会主动发回信号,接收机就能定位地雷或炸药的位置,然后再进行人工清除。这种苍蝇侦察兵不但能在战场上发挥作用,还能用在反恐活动中,对防不胜防的定时炸药、杀手汽车、人体炸弹,苍蝇侦察兵都会盯上,可以大大减少恐怖组织对无辜平民的伤害。利用苍蝇嗅觉灵敏、快速的特性制成的小型气体分析仪十分灵敏。这种仪器现已装置在航天飞船的座舱内,为揭示宇宙的化学成分而工作。小型气体分析仪也可用来测量潜水艇和矿井里的有毒气体,及时发出警报,保护员工的生命安全。
食物链需要苍蝇,人又要消灭苍蝇,这真是一道难解的怪题。既然人还要同苍蝇相处,我们不妨打破传统观念,用另类眼光观察苍蝇,看看它到底有哪些存在的理由?
高效蛋白工厂
苍蝇是腐食性的昆虫,繁殖能力惊人。一只雄蝇找到一只雌性蝇,它就会在飞行中抓住雌蝇,迫使它着陆,然后将精子输入雌蝇体内,几天之后雌蝇会在一个温度适宜的地方产卵,它一生可产卵6次,一次可以产80多枚,12小时之后卵就孵化出幼虫了,也就是我们俗称的蛆。这时幼虫吸取营养,迅速长大,然后它们的动作缓慢下来,蛆变成了桶状的蛹,几天之后它们的蛹皮破裂,新苍蝇就这样诞生了。
一对苍蝇,一个夏季能繁殖2亿多个子孙,生殖能力之大,除细菌外没有哪种生物能同它相比。科学家研究发现,蝇蛆在粪便里钻来钻去,并不吃粪便中的食物残渣,而是在吞食粪便中的细菌菌体。人和动物的肠道中生活有大量的微生物,其中大部分是与人共生的益生菌,也有一些病原菌。人的排泄物中,菌体要占干重的1/3,新鲜的排泄物中除水和没有消化的食物残渣,主要是菌体。菌体含有大量的蛋白质、脂肪和糖,营养丰富,所以,以细菌为食的蛆生长特别快。
人们利用苍蝇生物量大的特点,养殖苍蝇生产动物性蛋白质,收益显著。据统计,1千克猪粪或鸡粪,能养1.8万条蝇蛆,1只饲养笼可养1万只苍蝇。一个劳动力在农业劳动之余,可照料30只苍蝇饲养笼,每天可产出15~25千克蛆,用作蛋鸡的蛋白质饲料,生产1千克鸡蛋成本才几角钱,鸡蛋的品质和等级也大大提高。蝇蛆含60%的蛋白质,15%的脂肪,还有一些维生素、生物素、生长素,比猪、牛、羊动物蛋白营养价值高出几倍。蛆经过灭菌、除臭、脱水,可以制成浓缩蛋白质,作食品添加剂,也可做生产酱油、味精的原料,成本低廉。
人类食用蚕蛹已有相当长的历史,实践也证明蚕蛹是不可多得的补品。据说蝇蛆的营养价值完全可同蚕蛹媲美,但食用蝇蛆,人类的情感恐怕难以接受。但如果对蝇蛆进行无菌培养,它的味道同虾仁差不多,但成本只及虾仁的几十分之一。苍蝇是高效的蛋白质生产厂,它的生产工艺比菌体蛋白生产要简单得多,生产成本特低,养蛆是一项有大利可图的生产事业。无菌蝇蛆还可以用于医疗,用它们啃食伤口的病菌和腐烂组织,胜过任何疗伤药物,它们的分泌物还有益于伤口的痊愈。
新型抗菌模本
在腐烂腥臭垃圾中生活的苍蝇,为什么不生病呢?早在上世纪60年代,科学家就对整日在腥臭和腐食中穿梭的苍蝇感兴趣。他们捉来很多苍蝇,在解剖放大镜下将肠道一个个取出来,研磨成浆液,从中分离到一种小分子蛋白质。将它滴在伤寒、霍乱、痢疾、脑炎、肠炎等病菌的培养基上,生长得好好的病原菌大部分溶化死去了。就是这种杀菌蛋白,使苍蝇身在病菌中,从来不生病。
人类在对付疾病上,一直将抗生素当成灵丹妙药,一受感染就用抗生素,甚至连动物饲料中也不忘放进抗生素。由于抗生素的滥用,病菌的抗性基因越战越勇,很多抗生素在病菌面前已没有了威力,这令医学家大伤脑筋。为了寻找新的抗菌药,上世纪70年代,瑞典科学家鲍曼领导的科学家小组,开展对昆虫免疫的研究。高等动物的免疫防病是由免疫系统担当的,昆虫有没有免疫细胞呢?他们对蚕蛾接种细菌,看它们能释放出什么防御物质。在蚕蛾的血淋巴中没有找到免疫细胞,却分离得到两种多肽,正是它们杀死了接种的细菌,科学家将这些杀菌蛋白质定名为抗菌肽。
进入21世纪后,对抗菌肽的研究步伐加快,科学家从不同的生物体内诱导分离获得的抗菌肽已有500多种,仅从昆虫中分离到的就有170多种。科学家已经知道,抗菌肽是生物体内经诱导产生的小分子蛋白质,由20~60个氨基酸化合而成,分子量在2 000~7 000,所有的抗菌肽都有生物活性,它们很容易溶解在水中,对多种病菌都有杀灭作用,是一种广谱的杀菌物质。它们专门对付原核细菌和病变的真核细胞,对人十分安全。我国科学家用纯化的柞蚕抗菌肽攻击宫颈癌细胞和阴道滴虫,杀伤力明显。抗菌肽还能有效杀死人体寄生虫,对采采蝇体内的原虫也有毒杀作用,给非洲大陆莱姆病的治疗带来希望。现在,已有多种生物工程抗菌肽进入临床试验,效果十分喜人。它们不是直接从蝇蛆中提取的,但苍蝇是抗菌肽鼻祖的发现地,为对付微生物的抗药性苍蝇功不可没。
仿生蝇眼探测
昆虫的头部都有5只眼睛,3只单眼,2只复眼,苍蝇也一样。从生物课知道,单眼只能感知光线的强弱,两只半球形的复眼才是苍蝇的视觉器官。在显微镜下观察复眼的装片,它是由一个个六边形和四边形的小单位组成的,这些“小眼”有4 000多个。据科学家研究,苍蝇的每一个“小眼”都是一个小透镜,有独立的光学系统,有通向视中枢的感光细胞,也就是说每一个“小眼”都能成像。科学家根据这一原理,在上世纪就制造出了蝇眼式相机,它的镜头由上千个小镜头粘合而成,闪光一次能得到无数相同的像片,用于制版印刷可以大大提高工效。
深一步研究发现,如果把每一个“小眼”的光信息整合,能形成全视场的图像。苍蝇正是靠复眼,获得比人眼分辨率高得多的运动视觉信息。实验表明,一个物体摆在人眼前0.05秒,人方能看清它是什么,而苍蝇的复眼只要0.01秒就能看清了,判定的速度是人眼的5倍。苍蝇的“小眼”从不同的视角扫描,经视中枢分析,能很快确定目标的位置和速度,对运动着的物体有极好的探测和跟踪本领。美国科学家用这一原理,制造了宇宙射线探测器,它由880个人造“小眼”相互联结,对天空进行全天候地观测,记录高能宇宙射线的运动轨迹,为天文学家提供各种天体的信息。
蝇眼雷达是人研究复眼结构的又一科学成果。它将“小眼”多元程控排布,用于监测、跟踪空中的飞行器,比原先的蛙眼雷达要灵敏得多。最近,科学家又将“小眼”发展成只有几十个原子的晶格结构,制成的感觉元件,大小同小型的探头相当,装配成的智能制导系统用在导弹上,使命中的精确度大为提高。
科学家还对蝇眼视神经叶结构进行电子模拟,还研制出一种像素光学传感器(视觉芯片),装在机器人头部,使轮式机器人能像动物一样直线向前走。
飞行技巧启示
能飞的昆虫,大多有高超的飞行技巧,苍蝇更是昆虫中飞行的高手。至今为止,科学家对苍蝇的飞行本领还没有研究透彻。苍蝇能灵活地在空中直飞,在空中振翅停留,在空中急转弯,退着飞,还能在空中盘转翻筋斗。这些复杂的高难飞行动作,人造飞行器无法与之相比,里边的物理学原理也高深难测。经过多年的探索,科学家只搞清了苍蝇复杂飞行中保持平衡的秘密。在苍蝇的一对翅膀下,各有一个针头大小、样子像哑铃的楫翅,也叫平衡棒。苍蝇在飞行时,楫翅以每秒330次的频率振动。飞行时如果身体发生倾斜或仰府,将要偏离航向,楫翅就会扭转振动,并向大脑报告,神经反馈调整肌肉的收缩,就能确保飞行的安全。科学家根据楫翅的调节原理,设计了一种陀螺仪,安装在飞机和火箭上。它像一只音叉,两臂四周的电磁铁,使音叉发生固定振幅和频率的振动,好像楫翅的振动一样。有了它,飞行器就能自动纠正航向,也能自动保持平衡。
现在,科学家正对苍蝇的飞行技巧进行深入研究,例如,苍蝇是怎样实现急转弯的?如果搞清其中的原理,用在飞机上,当飞行时遇到前方的大山,来一个急转,就可以避免撞机事故的发生。苍蝇在飞行中能在空中振翅停留,如能搞清其中的原理,对飞行器进行仿生设计,远程飞机的空中加油就会变得很简单。
逐臭原理有用
苍蝇的嗅觉特别灵,苍蝇能嗅闻到50千米以外的腥臭味,比猎狗的嗅觉还要灵敏。但它们只对腥臭感兴趣,对其他一些气味却有点麻木。科学家已研制出模仿狗嗅觉的电子鼻,但对苍蝇的嗅觉原理却没有进行深入的研究。如果搞清苍蝇对化学气味分子的接收原理,将信息转变成电脉冲,制成气体分析仪,用于化学毒剂、有害气体、特殊气体的鉴别,在化工生产、国防和宇航上将大有用武之地。
美国科学家正在训练苍蝇嗅炸药、嗅地雷。将微型的无线电发射器装在苍蝇身上,当它探测到地雷或炸药后,发射器就会主动发回信号,接收机就能定位地雷或炸药的位置,然后再进行人工清除。这种苍蝇侦察兵不但能在战场上发挥作用,还能用在反恐活动中,对防不胜防的定时炸药、杀手汽车、人体炸弹,苍蝇侦察兵都会盯上,可以大大减少恐怖组织对无辜平民的伤害。利用苍蝇嗅觉灵敏、快速的特性制成的小型气体分析仪十分灵敏。这种仪器现已装置在航天飞船的座舱内,为揭示宇宙的化学成分而工作。小型气体分析仪也可用来测量潜水艇和矿井里的有毒气体,及时发出警报,保护员工的生命安全。