第6章

妙不可言的启示

我曾经养过蛆。十几岁时，我曾把它放在母亲的冰箱里，但她当时并没有勃然大怒，为了让我远离其他更不利于与人交往的活动，她默许了我的这种做法。我喜欢钓鲱鱼，而鲱鱼喜欢吃蛆，所以……

每年夏末，澳大利亚的鲱鱼就会跨过南大洋海域，向上迁移到澳大利亚大陆的西北海岸。巧合的是，海岸边沉积了大量的海藻，散落得像秋天的落叶。成堆的腐烂植被滋生了大量的苍蝇，苍蝇又把卵产到里面，因此人们将这里称为苍蝇的产卵胜地。第一场季风风暴冲刷海藻，把蝇蛆冲回到海水中，鲱鱼就能以其为食，因此，对鲱鱼来说，最好的诱饵就是蛆。

养蛆也是一门艺术。首先在后院找一个地方，然后把腐烂的鱼放置到一片旧铁皮上——放得离房子越远越好，因为臭气熏天。一旦苍蝇在腐肉上产卵，蛆就会孵化出来，然后通过食用腐肉生长，几天之后我用玻璃瓶把长出来的蛆收集起来，在瓶子里铺上一层麦糠（鸡饲料）。为了避免蛹长成苍蝇，要把它们放进瓶子，储存到冰箱里。蛆在冰箱里的低温环境中很容易冬眠，我们把食物放进冰箱也是为了减缓细菌的生长，道理是一样的。这样一来，我就能储存一整季多汁的蠕虫诱饵。

几个世纪以前，外科医生一直认为蛆的产生是源于伤口化脓溃烂，但现在我们都知道，那些只不过是苍蝇卵而已。它们让人感到非常恶心的原因在于它们吃死尸，死得越久、尸体越臭，它们越觉得好。在欧洲，蛆往往都是钓鱼用的诱饵，人们向水中撒上一大把蛆来吸引鱼，然后再在钓钩上串一个蛆作为诱饵来钓鱼。但几千年来，人们也一直使用蛆治疗创伤，促使伤口自愈，因为它们仅吃死细胞和腐烂的细胞，非常精准，丝毫不会触及健康的细胞组织。据说澳大利亚土著人和玛雅人都使用蛆清洁伤口，19世纪60年代美国内战期间，军医也极大地肯定了蛆的积极作用，它们大批滋生于战争造成的伤口处。抗生素发明之后，蛆的有益作用便被弃，不再受到医生的青睐，然后或多或少都被贬低为历史上的落后做法，甚至被认为是有点儿粗野的医疗实践。然而，到了20世纪90年代早期，一批研究人员，包括加利福尼亚大学欧文分校的罗纳德·谢尔曼医生、德国比蒂希海姆医院的威廉·弗莱施曼医生、维也纳医科大学的马丁·格拉斯贝格尔医生，他们针对蛆疗法的疗效开展了一项系统性研究。他们的研究结果公布之后，基本上等同于让蛆疗法重获新生。他们的研究发现，蛆身体里的化学物能够杀死微生物，它们口腔内不仅能分泌一种酶，用来溶解坏死的细胞组织，从而起到清洁的作用，或者说清洗伤口，还能刺激病体产生一种用于疗伤的化学物质。此外，蛆还能分泌尿囊素，这种化学物质广泛用于剃须的凝胶中，能对皮肤起到舒缓的作用。随着耐抗生素病菌的增加，蛆疗法重获新生，有了新的实践价值。当前，美国和欧洲有大约1 800多家医疗中心在使用这种疗法。

蛆的药用是生物疗法的另一实例。然而，蛆以及它成年阶段的绿头苍蝇都对材料科学领域有所启发，能带来突破性进展。比如绿头苍蝇的幼虫蛆，它们的皮肤在变干的过程中，其硬度会出现若干数量级的增加，而且整个过程与当代材料硬化过程截然不同，无须加热凝固。英国巴斯大学机械工程系的朱利安·文森特是生物机械学和仿生学领域世界顶尖的研究人员，他对该化学反应过程进行仔细研究，着重观察在水中环境温度下相关材料的产生过程。这些材料处理方式如果能够得到有效应用，将淘汰“高温”“锻打”“成形”等既消耗资源又增加成本的传统手段。

德国斯图加特市马克斯普朗克金属研究所所属进化生物材料小组的研究人员也认为，绿头苍蝇的足部能分泌出一种液体，当苍蝇接触到任何光滑表面时，都能增加其黏性。而离开光滑表面时，这种液体又会蒸发掉，不留任何残余，这一点启发出了很多黏性产品，无毒且能够生物降解，从绷带到邮票，再到信封和胶带。人们还发现绿头苍蝇的足部能感应糖分，苍蝇饿的时候，敏感度会成倍增强。其内含的化学方法能改进血糖仪，用于检测糖尿病患者的血糖值，还能测试葡萄的成熟度，用于葡萄栽培领域的酿酒。

超级飞行家

苍蝇是一种非常令人生厌的生物，不管在世界的哪个角落，它们都能随意落在烧烤或野餐的食物上，但是它们身体所表现出的空气动力学性能绝对是大自然的杰作。它们的飞行轨迹宛如空中的法拉利轿车，即便是顶级航空工程师，也能从苍蝇身上学到很多东西，更不用说我们这种凡人了，然而我们还在竭尽所能将它们从我们的烤肠上轰走。加州理工学院的迈克尔·迪金森研究员很想弄明白这些扫兴的小东西是如何轻而易举躲开人们的拍打的。超级慢动作相机显示，当他试图拍死苍蝇时，“它们就像在跳标准的芭蕾，腿和身体所形成的位置能让它们在感到威胁时跳起，并把身体推出去”。整个过程就在刹那间完成。苍蝇的脑袋类似罂粟籽的形状，能够察觉到威胁及其来源方向，还能计算出最佳逃跑路线，通过脚尖的旋转，跳到安全的地方——所有的动作只需1/10秒。迪金森把他的研究对象称作“了不起的机器——可能是地球上最精致的飞行装置”。迈克尔·迪金森的研究用处很大，能引导汽车、飞机或者直升机，避免相撞，或者应用到安全带上，当发生撞车事故时，不论冲撞力来自哪个方向，都能躲开直接的撞击。

这是个荒无人烟的地方，一片稀稀落落的树木的影子下放着个深棕色的布沙发，差不多是20世纪40年代的款式，你肯定会问沙发放在这里是怎么回事。

“这里曾经是渔民的营地。”我的司机一边说一边开着他的旧皮卡，他曾经当过渔民，对这里比较了解。此时我们的车正在接近一片漫漫的白沙丘，这里离西澳大利亚州的海岸线还有一半的路程，生态环境还很原始，鲜有游客到过这里。白沙丘的自然环境险恶，将这里与海岸隔离开来。距离礁石环绕的幸运湾还得顺着乌鸦飞的方向往西2英里。我们的渔民朋友想要去一趟幸运湾，查看那里的水深是否适合他的捕虾船停靠，以便为来年的捕虾季做好准备。

“我们在这里的阴凉处休息一下，吃点儿东西，然后再穿越沙丘。”尼尔·麦克劳克林说。尼尔是一名负责渔业事务的政府官员，也是一位真正的探险家，正是他决定带上我参加这次探险的，因此他成为当时刚满17岁的我心目中的大英雄。此时大家都挤在皮卡并不宽敞的座椅上，幸运的是当时的我身材瘦小，不需要在本已有些拥挤的座椅上占用太多地方。夏季酷热难耐，我也已热得汗流浃背，露在短裤外的腿都粘到了塑料座椅上，衬衫也全部湿透，黏糊糊地粘到椅子的后背上，能停下来休息一会儿实在有久旱逢甘霖的感觉。

“我们刚好可以坐那个沙发上歇一会儿。”我说道。

“那你可得考虑清楚了，”尼尔说道，“每个扶手下方都有蜂房，它们不会轻易让你坐在它们上面的。”天哪，我心想，这样我不就能采集到野生蜂蜜了。之前我从来没见过真正的蜂房，更不知道该如何采蜜。但在电影中看到过，浓烟能够将蜜蜂麻醉。无知者无畏，我向来就是这么蛮干的。之后我在每个扶手旁都点了一把小火，上面盖些绿树叶用来熏烟。蜜蜂通常不停地进进出出沙发布套下面的小孔，但几分钟之后，蜜蜂慢了下来，确实是有些犯晕了。我掏出一把鱼刀，切开沙发布的一角，从椅子上把布剥掉。有了！扶手里面有十几个大蜂巢，从最高处垂下来。我从卡车上找来一台大号冰箱，容量有6加仑。我一下割掉了约3/4的蜂巢，轻轻将其从熏烟上举了过来。我找到一根小木棍，将依然附着在蜂巢上剩余的蜜蜂移开后，拿起蜂巢放进冰箱。我将沙发另一端的蜂巢也做了同样的处理，最后放下沙发衬布，将蜂房恢复成原来的样子。

我高兴极了，一下子弄到了这么多的蜂巢，差不多装了半个冰箱。我把冰箱放到皮卡里，就和其他人吃午饭去了。一个半小时之后，我们正沿着幸运湾走在蓝绿色的海水边散步，谈论着它天然的美，突然，尼尔看到我们吃午饭的地方冒起了烟，很明显，我没有正确灭火。恐慌感一触即发。我们迅速跑回车上，然后拼命地开，越过沙丘远离了火源。如果火势从这个区域蔓延出去，再伴上午后常有的海风，火焰将以每小时25海里的速度扩散（幸运的是海风还未到来），但问题是附近还有几个连在一起的农场，占地面积有20万英亩，火势一旦蔓延，对庄稼地和当地居民的羊群来说都将会是一场大灾难。现在火可能还在燃烧，必须得去扑灭它。我们披上湿麻袋，快速地滚到正在蔓延的火苗上，两个小时之后，我们扑灭了最后一丝燃烧的余烬。令人吃惊的是，沙发并没有烧掉，当天的事情对蜜蜂似乎没有任何影响。“似乎”确实是个很妥当的词。我怀疑蜂王派遣了一个工蜂来报复我，当时我正靠在树上休息，刚往头上浇了一杯水来降温，我记得非常清楚，我们说话时，蜜蜂顺着我的短裤内侧爬到我的大腿上，狠狠地叮了我一口。

对环境和人类的福祉来说，蜜蜂起到了非常重要的作用，不管怎样夸大都不为过。蜜蜂有两万多种，都跟蚂蚁和黄蜂密切相关，每种开花的植物都需要授粉，只要昆虫授粉的地方就会有蜜蜂——也就是说除了南极洲，其他地方都有蜜蜂。蜜蜂的大小差别不大，最小的0.5英寸，最大的是切叶蜂，有1.5英寸长，很多鸟儿和蜻蜓都特别喜欢以这种蜜蜂为食。然而在所有蜜蜂中，只有7种会酿蜜。很显然，蜂蜜可以食用，此外，蜂蜜还能被当作防腐剂使用，同时也是一种天然的药膏，具有杀菌功能。几个世纪以来，蜂蜜一直被用作伤口的敷料，这种做法很可能已经沿用了上千年。当代有一种新型商用药物名叫“蜂蜜药膏”，就是用蜂蜜治疗疮伤和皮肤病，人体不会产生任何耐抗生素的风险。

从古埃及时代开始，具体起始时间很可能更早，世界范围内就开始广泛使用蜂蜡，人们用蜂蜡制造出了各种各样的东西，包括澳大利亚土著人的迪吉里杜管（用长长的空心树枝做成的一种特别的管乐器）的吹嘴，菲律宾琵琶上的琴格、脱蜡的金属件、指甲打蜡和造船棉的打蜡、修饰胡须，以及制造蜡烛等等。有趣的是，蜂蜡与石蜡混合后，还能当作润滑油使用，或是当作外科手术使用的药引。此外，它还能用于书桌的抽屉滑轮，让抽屉更容易推拉，或者是给冲浪板打蜡，确保冲浪者站在上面不会滑倒。在古罗马时代和中世纪，蜂蜡曾被用作货币，古罗马人使用铜针在蜡纸上写字，这就是早期的白板，用完一次之后把蜡纸软化，重新铺平后就可以再次写字。

亚历山大的帕波斯是3世纪的几何学家和天文学家，正是他第一个找出了蜜蜂在六边形的蜂蜡细胞中储存蜂蜜的原因，这种形状使得最小的空间里能储存最多的蜂蜜。自那以后，养蜂人、数学家和工程师就开始全面地分析蜂巢。一只蜜蜂需要摄取约8磅的蜂蜜才能分泌出1磅的蜂蜡，所以首先要把蜂蜡的结构建造得最为有效。实践数据表明，要想使用最少的材料，这里指的就是密集使用蜂蜡资源，那填满或者说铺满一个既定的表面时，六边形的效率是最高的。蜂巢的细胞晶体就是三种角度的不断重复，分别是70度、110度和120度。每个细胞都有共同的细胞壁，通过细胞壁保存了更多的蜂蜡，同时完全利用了三维空间。

Panelite公司生产的玻璃

Panelite公司是一家总部位于纽约的公司，该公司仿照蜂巢六边形结构制造出了具有热绝缘效果的玻璃，采取中空的设计方式。透亮无影设计（ClearShade）能控制太阳射入建筑物中的热量，还不影响射进建筑物中的光照。这种玻璃的视觉效果也很有趣，因为内部结构很独特，所以从室内看出去，像素会很虚，影像还会拉伸，这样就从视觉上改变了室外的景象。肯尼迪国际机场新建的捷蓝航空公司停机坪就安装了这种玻璃，很多大学和其他地方的建筑物也使用了这种玻璃，避免室内热度过高，从而显著地降低空调使用费。

蜂巢结构已被全世界的建筑设计师广泛采用。挪威的建筑公司Various Architects将蜂巢结构应用于临时演艺场馆的设计和搭建上，这种场馆在四边展开后能容纳3 500名观众，而其原材料整体折叠后只需大约30个远洋集装箱即可装下，简易便捷。MAD Architects建筑公司在中国天津设计建造的中钢大厦，整面外窗都是蜂巢状，大厦能根据天气情况自动调节大楼内的光线和温度。在设计阳台时人们也受到蜂巢壁的启发，斯洛文尼亚伊佐拉港就采用了这种设计，并由此获得了创新奖。虽然当地的住房密度非常高，但采用蜂巢壁设计的阳台具备高效能，既能遮阳又能保护个人隐私。

蜂巢

斯洛文尼亚伊佐拉港受蜂巢启示建造的公寓楼

你见过蜜蜂成群结队在蜂房飞进飞出吗？蜜蜂之间似乎从不会碰撞到彼此。蜜蜂的视角能达到300度，所以几乎可以说蜜蜂背后都长着眼睛，这就使得它们不论是在一大堆移动的蜂群间还是在静止的障碍物之间，都能飞得很精确。日产汽车公司希望能够在涉及本公司品牌汽车的事故中，将死亡人数和重伤人数减少一半，因此它们也将目光投向了仿生学，公司参照蜜蜂眼睛的复合曲线设计，开发出了一款激光测距仪。这种激光测距仪在察觉到机动车有相撞的危险时，就会仿照蜜蜂敏捷的运动能力，在关键的一刹那接管汽车的驾驶系统，将方向盘转到与撞击点相反的方向。作为安全屏障系统研发项目的一部分，日产汽车公司在仿生学研究方面更进一步，它们发现鱼群在水中快速游动的过程中，每条鱼都能与自己前后左右同向游动的同类保持安全距离，为了能将这项发现应用于汽车行驶过程中，日产汽车公司研制出了若干机器人概念车样品EPORO，在运行过程中，这些汽车样品不但能够做到相互协同一致，而且可以通过交流避免发生剐蹭和碰撞等事故。“EPORO”的意思是“episode 0 robot”（零事故机器人），因为日产汽车公司的终极目标是打造零事故、零排放的汽车。

蜜蜂也是我们研究群体行为逻辑的主要对象，群体行为逻辑是指对一大群个体行为的研究，比如一群蜜蜂、一群蚂蚁、一群黏液菌甚至是城市里的一片社区，这些群体行为之所以会出现，并不是由于中央智能的控制，而是因为一系列简单信号触发了的行为相互叠加，最终产生了较为复杂的结果。开展此类战略研究的最佳手段是有效使用软件，位于加拿大多伦多的再生能源公司REGEN Energy为了提高住宅建筑群的能效，向业主出售或出租无线装置和软件，用这些装置和软件监测整个建筑群内的电气设备、供暖系统或制冷系统，掌握这些设备的用电规律和周期，然后以此为依据，通过这些装置自动调节楼内设备和系统，需要的时候开启相应的设备和系统，不需时就将其关闭。这种调节方式可以在电价高涨的时候有效降低电力消耗。一栋普通大楼一般需要10~40个类似的控制装置，它们在一起形成一个蜂房式结构，协同工作。实践证明，这种结构无论是应用于大型购物中心、医院、酒店还是工厂，都能大幅节省电力消耗，据计算，相当于节省了用电高峰时电费总额的30%。

人类最复杂高级的科学分析和流体力学等式都“证明”大黄蜂飞不起来，但它们的确飞了起来，并且还拥有惊人的精确飞行能力和导航能力。针对这种不可能的飞行能力，包括日产汽车公司在内的很多研究机构都在研究。如果人类能够掌握蜜蜂飞行效率和机动性的奥秘，那么飞机的设计就会向前迈上一大步。蜜蜂的翅膀也是由两部分组成，飞行时像拉链一样合并到一起，落地后就又分开各自折叠起来。如果飞机的翅膀也能有此机动性，像蜜蜂翅膀那样可折叠，那么飞机就更容易着陆，也更方便存放。这对航空母舰来说作用尤其大，对于那些位于市区内的机场，随着城市密集度的不断上升，其作用也越来越显著。

蜜蜂身上不仅翅膀能激发人类的创新，它们的眼睛也能带来启发。沃夫冈·斯图尔佐和他在德国比勒费尔德大学的同事们试图设计一款相机，期望它能具有最宽的广角，之后可以用到小型无人机上。他们从蜜蜂眼睛上找到了模型，因为蜜蜂的眼睛能覆盖300度的视角，几乎是全方位视野。蜜蜂还有一种惊人的识别能力：它们能使用偏光。当它们从蜂房飞出来后，能够通过太阳的位置导航。蜜蜂还拥有一种光学里程仪，或称内部测距仪，在飞行时，它们通过追踪景观图像在它们眼前通过的速度测量距离。很多研究人员都在分析蜜蜂的导航能力，包括瑞典隆德大学的玛丽·达克和澳大利亚昆士兰大学的曼戴亚姆·史利尼瓦桑，他们都致力于优化全球定位系统和跟踪装置。

“The bee’s knees”是出现于20世纪20年代的一句轻佻的俚语，本意是“蜜蜂的膝盖”，用来形容行家里手、出类拔萃。澳大利亚政府下属的联邦科学与工业研究组织发现，跳蚤的膝盖也非常完美。该组织研发并生产了一种近乎完美的橡胶，弹性高达98%。该机构的科学家通过研究节肢弹性蛋白制作出了这种橡胶，这种蛋白由很多昆虫的关节构成，里面也有蜜蜂的关节。把节肢弹性蛋白看作一种弹簧，弹簧能吸收力量，也就是吸收对它造成的压力，一旦把这种压力去除，它就能把储存的能量释放出去。节肢弹性蛋白与人工合成橡胶或是天然橡胶比起来，其弹性要强得多。节肢弹性蛋白使得蜜蜂的翅膀每分钟能拍打1 000次（即一生能拍打5亿次），跳蚤由于节肢弹性蛋白的作用，一次能储存足够多的运动能量，跳跃的高度能达到体长的100多倍（相当于人类能够跳跃600英尺，另一种表达方式是“关节的跳跃”）。这是人类历史上迄今为止弹性最强的弹性蛋白，人工合成弹性蛋白之后，就能应用到从增强人类的心脏瓣膜到跑鞋反弹度的所有领域。

安全网

你可能听说过蜘蛛丝的强度–重量比比最好的钢材都要高，具体来讲，蜘蛛丝的强度–重量比是钢铁的5倍，也是科学上迄今为止最强韧的纤维。蜘蛛丝还具有防水和可拉伸的特点，其弹性是尼龙的两倍。古希腊人使用蜘蛛网包扎伤口，这也是挺好的主意，因为蜘蛛丝的表面附着一层防腐剂。（只要确定蜘蛛不在里面就行。）

牛津大学的一个研发团队对丝绸做了一些研究，他们主要关注的就是蜘蛛丝。弗利兹·沃尔拉斯教授带领牛津丝绸集团的团队开发了多项专利，并创办了几家公司将这些专利商业化。牛津生物材料有限公司成立于2001年，主要就是基于蜘蛛和其他昆虫的吐丝方式来开发纺丝工艺，制造出天然且强度很高的丝纤维。运用这种工艺生产出的纤维产品叫“蛛丝纤维”，具有易吸收性和生物相容性，能广泛应用于医疗领域。牛津生物材料有限公司之后又创办了三家新公司，致力于将新型医疗缝合技术应用于市场：软骨修复、骨骼修复和关节修复，还能修复受损的神经，未来还有希望修复骨髓。这家公司跟大多数仿生类公司一样，产品开发不可能一蹴而就，但牛津生物材料有限公司以及蛛丝纤维产品都成功地把大学中的研究成果落实到了商业实践中，成为有代表性的卓越范例。

有人计算过，每年有1亿多只鸟类死于撞击玻璃窗，尤其是那些大型写字楼或是摩天大楼。你们是否想过鸟类是如何躲避蜘蛛网的？因为蜘蛛网能反射紫外线，而鸟类跟人不一样，它们能看到紫外线的发射光。我猜蜘蛛也吃不下比它自身体型还大很多的东西，蜘蛛通过在网上增加一层鸟类能看得见的立体物，从而避免了花时间修复被撞破的蛛网。德国Glaswerke Arnold玻璃公司就采用了蜘蛛这种聪明的方法，研究员们使用这种方法开发出了一款获奖的Ornilux防鸟撞玻璃，他们在玻璃板上随机嵌入一些能反射紫外线的光束，从而保护鸟类。人类的肉眼看不到这些光束，而对鸟类来说，这些窗户看起来就是无法穿越的屏障。在使用这种产品的建筑物中，鸟类的撞击量下降了约75%。Glasweke Arnold玻璃公司与德国的马克斯普朗克研究所合作，开发了一款马克笔使用的反射紫外线墨水，还开发了一些反紫外线的窗纸，贴到现有的玻璃上能起到保护鸟类的作用，而且人类肉眼还不怎么能看得出来。

能保护鸟类的Ornilux玻璃

我认识一位澳大利亚渔业及野生动物局的官员，名叫罗斯·罗塞，他是一个非常优秀的年轻人，经常会搞些恶作剧式的小幽默，大家都非常喜欢他。当时他与另外两位单身男同事一起在该局下属的某个地区就职。由于该局长期以来仅为已婚人士解决住房问题，不为单身人士提供住房，当时又恰逢一套为已婚人员准备的房子空闲，所以部门负责人禁不住众人劝说，未加深思，就让这三个年轻人住了进去。男孩子就是男孩子，他们连续搞了好几个月的家庭派对，房间里遍地尽是比萨饼皮，从不收拾打扫，蟑螂成群也就不足为奇了。一天深夜，三个人彻夜狂饮之后，衣衫不整地回到家中。罗斯第一个走进房间，他穿过厨房的门，把灯打开。一开灯，成群的黑色棕色相间的大蟑螂迅速向各个方向仓皇逃窜，至少有几十只。罗斯当天晚上曾遭到几位妙龄美女的拒绝，因此他当时一反往常幽默风趣的状态，瞬间失控爆发。

美国蟑螂

“我要把这些蟑螂全都弄死！”他边喊边冲进车库，拿来一桶四方形的油罐，里面装着5加仑汽油。这栋房子的下水并未与市政下水管网相连，而是通向后院的一个覆盖着厚厚混凝土板的化粪池。为避免化粪池里沼气超标，造成危险，房子旁边垂直竖立了一条通气管，从房顶上几英尺高的地方通过，直接连到排污管道。化粪池是蟑螂滋生的理想环境。罗斯从混凝土板上掀掉了一小块，直接把汽油倒了进去。

“看着。”他大声朝两位当时正站在楼后阳台上的室友喊道，扯着嗓子大声怂恿着，年轻单身汉总是喜欢这么相互鼓励着干坏事。罗斯划了根火柴，丢进了化粪池。

轰的一声！混凝土板，或者说混凝土板的碎片被震飞到了空中，紧跟着一个火球飞了起来，罗斯也被震翻在地。混凝土碎片像雨一样，顺着16英尺高的通风管弹射到了空中（第二天才发现，沿着街边洒落了60多码远）。由于污水管里的反作用力，污水沿着厨房的下水管，将污物和浮垢喷到天花板上。同时还炸坏了连接厕所的污水管道，炸飞了混凝土板，震碎了碗，在墙上和天花板上留下了无法修复的痕迹。邻居们全都被惊醒，灯火通明，大家穿着睡衣跑到街上。渔业及野生动物局的后院被烧成了炼狱，烧焦的化粪池散发出阵阵恶臭，由于不明原因，大家议论纷纷。有趣的是，这件事对蟑螂的生活似乎并没有产生多大影响，只不过该部门再也没有将已婚人员用房提供给单身青年居住。

蟑螂的方法

你可能听说过，蟑螂是核战争中唯一能存活的生物。1 000万摄氏度能蒸发掉任何一种生命形态，但如果是一只德国蟑螂，还处在辐射的温变范围之外，它就能存活。只有辐射超过人类可承受范围的100倍时，它才会灭亡。地球上的所有蟑螂中，只有4 500种有名字，大约还有比这个数字多两三倍的蟑螂种类没有被命名。在全世界范围内，很可能只有美国蟑螂才会引发餐馆或厨房的恐慌，这种蟑螂也是美国大陆最成功的出口品之一。研发人员现在正着手研究几种高度进化的蟑螂，揭开它们的独特属性，然后再探讨如何仿生利用。

我们都知道，未来可能会出现很多具有耐抗生素的超级病菌，它们对人类的威胁越来越大，并且形势严峻。诺丁汉大学的李塞门对能杀死细菌的蟑螂做了一项研究，他从蟑螂身上提取了9种不同的分子，研究之后发现，蟑螂的大脑组织能消灭超过90%耐抗生素的葡萄球菌和大肠杆菌，同时还不会对人体细胞造成不利影响，这非常特别。蟑螂为什么会具备这种能力？它们生活在极度肮脏的环境里，卫生条件很差，这就意味着它们经常要接触大量细菌。它们也是食粪动物，这意味着它们也吃屎。它们的生存环境和它们所吃的东西，也就解释了它们如何能进化到可以应对微生物。试想，如果研发人员能开发出新型的强抗生素，还几乎没有任何副作用，那肯定能受到投资人的青睐，获得投资。

几十年来，科学家们一直试图研发出一种人造手臂，用来包裹东西，比如卷咖啡杯。哈佛大学生物机器人实验室的罗伯特·豪伊和耶鲁大学的艾伦·多拉尔合作，成功地开发出人造手臂、人造手指等，这些都是基于蟑螂腿的灵巧性和弹性来设计移动的。他们开发出的人造手臂已经能抓放东西，还能捡起类似网球和咖啡杯这样的物件。进一步发展下去，就能为截肢者带来福音，让他们重新拥有完整功能的手臂。这个创新项目最初源于加利福尼亚大学伯克利分校的罗伯特·J·福尔的创举。25年前，罗伯特就开始研究蟑螂的活动方式，包括它们在凹凸不平的表面如何飞快地奔跑。它们的大脑并不大，也无法对行进路线进行规划，所以肯定有其他东西在起作用，不是其独特的骨骼系统，就是其神经系统在起作用。蟑螂有三种不同类型的腿，每条腿都具有不同的功能，所以几乎是自动驾驶，蟑螂无须耗费大脑的能量协调身体的运动。罗伯特的研究表明，由于蟑螂的腿具有独特的弹性和灵活性，所以不仅能快速移动，还具有极强的灵活性。这让它们能应对各种类型的接触面，既不会蹒跚不前，也不会被打翻，因为四脚朝天地躺在地上极易受到攻击。他制造了一个拥有弹簧腿和铰链的机器人，这个机器人像蟑螂一样能够从凹凸不平的地面上快速爬过。在此之前，还没有任何机器人能做到这一点。

你可能感到惊奇：白蚁（有些国家称之为白蚂蚁）其实也是蟑螂家族的成员。伦敦自然历史博物馆的保罗·埃格尔顿和他的同事们通过基因分析，研究了107种不同的白蚁、蟑螂和螳螂（蟑螂的近亲），然后发现了这个现象。从仿生学的角度来看，白蚁非常有趣。在东非和澳大利亚西北部，白蚁栖息在阳光炙烤下的半干旱平原地带的巨大土堆上，土堆高达15英尺。尽管昼夜温差很大，白昼的高温可以烤肉，晚上温度又极低，但它们室内套间和通道走廊的温度很合适，无须使用高耗能的空调就能保持恒温。里面居住着几百万只小白蚁，它们在暗无天日的环境里吃着木头享受着生活。非洲白蚁对冷热很敏感，它们也培育了很多菌类用作食物，而这种菌类只有在大约30摄氏度才能生长，当然温度上下浮动一点儿也不会有什么影响。它们在设计土堆时就在内部创造出了最优的空气交换系统，维持了所需的温度平衡。它们在建造中央烟囱时充分考虑了热气的上升和散发，然后在土堆上设计了一系列小孔，还在内部设置了很多通道，让空气在地底下的房间内得以自由流通，通过这些小孔和内部通道，让气流把凉爽的空气留在土堆底部。

米克·皮尔斯和奥雅纳工程顾问公司看到高效率的白蚁土堆之后，受到了启发，在津巴布韦哈拉雷市设计建造了包含东门购物中心和写字楼在内的建筑群。该建筑群不需要空调系统，能够根据人体的舒适度自动调节，其通风成本比同城类似规模的建筑物节省了90%,5年来节约的能耗累计高达3 500万美元。比如加利福尼亚州，25%的电力都耗费在空调系统上，而如果这种仿生学建筑物能节约高达90%的能耗，其优势就很明显了。

津巴布韦哈拉雷市的东门购物中心群

白蚁土堆

白蚁还有一种超凡的能力，它们能钻进立柱、房屋和桥梁内部，吃掉里面的木头，但它们在里面的时候，这些建筑并不会倒塌，直到大片的白蚁从里面出来之后，这些建筑才会轰然倒塌。它们确切地了解建筑的哪些部分得留着不能吃——不去碰那些最根本的结构部件。一旦能够应用这种技巧，就能为土木工程师和结构工程师提供强有力的线索：在制造汽车、桥梁、摩天大楼和飞机时，让稳定性达到最高值，同时还能使用最少的材料，维持最轻的重量。

目前，世界上有近10亿辆机动车在公路上行驶，20年后，估计这个数字会翻一番。我们的道路系统到底该如何应对？有些国家，机动车的平均速度已经降到每小时4英里以下，德克·黑尔宾研究员和他在德累斯顿工业大学的同事们专门研究了交通拥堵的问题，从蚁群的做法中吸取了不少经验。他们在蚁巢和糖源之间设置了众多可能的路径，而蚂蚁很快就找出了距离最短的那条。整个蚁群倾巢而出，反复跑来跑去，很快就把食物搬回蚁巢中。如果这个实验不是放到蚁群中，而是放在人类身上，肯定会发生一系列严重的交通问题，道路拥堵、互相碰撞以及道路暴行。然而在蚂蚁身上就不会出现这种情况，绝不会出现交通堵塞的现象。当路上出现堵塞风险时，一些蚂蚁就会转向，选择其他路线。这套智能网络为研究人员提供了一些线索，用来优化车辆交通规则。

“嗨，孩子，想要一杯咖啡吗？”我刚系紧渔业及野生动物局巡逻艇的系泊缆绳转过头来。码头的一侧有一个螺纹状铁皮搭建的小棚屋，摇摇欲坠，悬浮在棕黄色的沼泽上，水深20英尺。门口站着一个老人。

“您是在跟我说话吗？”我边问边擦了下额头上的汗，不确定是不是我听错了。

“是的，是叫你。过来陪老头儿聊会儿。”我环顾了一下这个大型钢铁码头。除了那个老人，就我一个人。我的船长到内陆的一个小镇上补给燃料去了，离这里有4英里远。这是——鹦鹉岛一片铁矿岛，归一家公司所有，岛上没有任何私人设施。不管怎么说，这里都太偏远，再加上这里地处热带，鳄鱼成患，所以没有人会来这里参观，除非是出公差。

“你要牛奶和糖吗？”

“要，来一勺吧，谢谢。”我走进这个宽8英尺、长10英尺的小屋，小屋的后墙上掀起了一片螺纹状铁皮来当窗户，用一个叉形木棍撑着，木棍从窗户伸出去，垂到水面上，下面绑着大口径的粗鱼线。

“昨天我从窗户那里钓了一条重130磅的大鱼，”老人说道，“来，坐这里。我叫弗兰克。”

小屋的一角放着两把旧木头凳子，还不是一对。屋子里还有一张桌子，一条长凳上放着一个旧军用茶缸，一面墙上整齐地挂着略显破旧的搪瓷杯，已经染成了褐色，还有一台生锈的电冰箱，把手很小，以及一把有年头的扶手椅，上面雕刻着印花，老人就坐在这把扶手椅上。这就是小屋里的所有家当。

“你怎么会来我这里？”他突然问道。

“嗯……不是因为你邀请了我吗？”我试探性的回答。

“给我讲讲你知道的事情。”弗兰克命令道。

我正在考虑是什么情况。

“我知道的并不多，”我小心地答道，“我才18岁。”

“很好，很好，非常好。”弗兰克兴奋起来，“大多数年轻人都认为他们无所不知。如果你什么都知道，就不会再去学习。我为码头上的工人泡茶——当然是在有工人的时候。船每周只来一次。我已经78岁，来这里许多年了。他们不能把我赶走。”他抿了一口茶。“哈哈，非常好。”他的手胡乱刮过的脸庞，脸颊经过长年阳光的照射，晒得很干，“我能看出来你是一个很有志向的男人，你知道我说的是什么意思吗？”

“我只不过是一名渔业及野生动物局监测站的实习生。”我回答道。

“你想要做点儿有意义的事情，对吗？”弗兰克没等我回答就继续说道，“如果有人说你这不行、那不行，不要信他们，相信你自己。我过去是一名日本战犯，在新加坡被关押了4年，你猜怎么着？我在樟宜监狱收集到了世界上最大的亚洲蝴蝶标本。我的父母都在印度工作，他们是动物标本剥制师，所以我知道如何对蝴蝶进行防腐处理。我把蝴蝶标本从栅栏递给当地人，他们一直为我保存到战争结束。”

我之前从没遇到过像弗兰克这样的人，在接下来的一个小时内，他不停地讲。弗兰克还向我发出了邀请：“如果你愿意，你今晚可以来我家，我们共进晚餐，我给你看一些我从这个岛上收集到的标本。他们认为我在蝴蝶标本制作方面是世界顶级权威之一。他们知道什么啊？”

当晚我的船长恰好要与公司的一个高管共进晚餐，所以我就找了个借口，和弗兰克一起去了他在镇子上的屋子。那个屋子也是螺纹状的铁皮屋，这个屋子也是由公司提供的，能够抵抗飓风。房子内部辉煌地展示着很多昆虫和蝴蝶标本，它们都完美地按顺序摆放在那里，用一个大头针从它们身体的正中心穿过，钉到展示板上。每个上面都有标签。弗兰克详细地讲着各种各样颜色鲜艳的蝴蝶和飞蛾，讲着它们的个体属性。

“这些昆虫最有趣的是什么？”弗兰克问道。我还没回答，他就又继续说，“你应该看看真正的大自然。只有仔细去看，才能发现其中的奥秘。上年龄的土著人都知道这些。很多人穷其一生试图弄明白这些奥秘，你也能做到这一点。”他的声音逐渐减弱，好像另有一个想法突然从心底冒了出来。“只要你认真观察它们，总有一天你会发现一些非常特别的东西。好吧，今天就到这里吧，我该睡觉了。很高兴认识你，一定要顺心而为。”他引导着我走出他的房间，我还有些迷茫，仍不得其所，但他很快就关上了门。我感到异常兴奋，尽管我还不得其解，但这个时刻已经在我脑海中留下了不可磨灭的印记。

让光芒普照大地

几千年来，蝴蝶一直是人们想象力的源泉。长期以来，人们把珠宝、艺术和装饰做成蝴蝶的形状，这种做法已经延续了3 000多年——可以从埃及的象形文字中找到证据。蝴蝶的英文“butterfly”大概是8世纪初形成的，人们认为它们在人们不经意时偷走了牛奶和黄油。它们的德语名字“milchdieb”，意思其实就是“偷牛奶的贼”。这类动物多达2.8万种，它们色彩斑斓，变幻多端。成虫的寿命根据种类的不同，长短不一，短则只有一周，长则能达一年。这些昆虫基本上都是授粉媒介，现在由于蜜蜂数量大幅减少，所以对各种形式的农业来说，授粉昆虫的作用就变得更为重要。

蝴蝶翅膀上的颜色精彩绝伦，美轮美奂，有些鸟类的羽毛同样灿烂夺目，比如孔雀，其实这种色彩并不是由于翅膀自身含有某种色素，而是通过一种棱镜般的形状和表面水晶般透亮的结构共同作用之后，形成了色彩。这种结构把光线分割成不同的色带，然后反射到人类的眼睛中，色彩的形成方式跟人们对彩虹的感知有些类似。

仿生学已经运用这种方法生产出各种颜色的涂料，均无色素，所以也不会褪色，同时还生产出了电子显示屏。高通公司旗下可在阳光下阅读的显示屏mirasol和干涉仪调节器显示技术也借鉴了蝴蝶的色彩效应。蝴蝶翅膀高频率的振动源于翅膀的分层结构，这个特点已被应用到长明灯上，即便是长开模式也不会耗尽能源。由于这种显示屏使用的是周围的光线，而不是照明，所以在户外的效果很强，而传统的显示屏则会受到白天光照的侵蚀。这种显示屏本身并不发光，所以能节省90%的电力。当把这种技术最终应用到电视机上时，我们发现大约需要400瓦的电力才能打开等离子显示屏，而mirasol显示屏只需要40瓦就够了。向日葵技术已经在手机、智能平板电脑和电子书上得以广泛应用。

日本帝人纤维有限公司的研发人员对南美洲的大闪蝶、孔雀和蓝鸟进行了研究。这项研究起始于1995年，是与日产汽车公司和田中贵金属公司联手开展的，最终研发出了发光纤维Morphotex，这种技术仅使用纤维结构和反射光产生颜色。这种纺织物由60余种聚酯纤维和尼龙纤维构成，分层交互处置。粗细不同的线束能让纤维产生红、绿、蓝、紫多种颜色的不同效果。该产品于2003年投放市场，据说是世界上第一款仅基于结构调整设计出来的有色纤维。日产汽车公司在2000年使用了Morphotex来制作汽车内饰，而这种技术大多数还是应用在衣料上，包含斜纹粗棉布和女性服装。根据帝人公司一位高管的说法，人造革可能是另一个会采用Morphotex的领域，他们已经研发出了粉末，可以用于汽车喷漆和产品印刷。帝人公司是日本一家大型公司，它们的定位很清晰，着重关注可持续性和减少对环境的破坏，公司使命是创造出高性能且能彻底回收的无毒产品，这个使命不仅写在公司的网站上，还反映在日常工作的方方面面。

变色珠光颜料

捷迪讯光电公司是一家专业从事光学产品设计和生产的公司，产品包括光纤网络、激光和计量仪器。公司创造了一种混有色素的涂料，叫作变色珠光颜料，也是使用不同的光线来改变颜色，工作原理相同。当前，杜邦公司、工业集团有限公司PPG以及其他很多公司都在使用同样的涂料系统。国际化妆品公司欧莱雅也使用了同样的技术，创造出了“HIP高强度色彩”化妆品系列。这个产品系列的名字中尽管有“色彩”的字眼，但产品都是使用微细粉末来创造充满生机的颜色，这种颜色跟彩虹一样是纯天然的，而非用色素染成。

非洲燕尾蝶

另一项有关光线的有价值的创新也源于蝴蝶。发光二极管（LED）能极大地增强照明灯的能效。如果全面采用发光二极管，世界上用于照明的电费就能降低80%。但是在使用标准发光二极管时会遇到一个问题：这种灯发出的光线很难导出，不是留在发光二极管中，就是向侧面输出。研究员们一直在研发微型管，用于把发光二极管的光线引导到需要光的地方。非洲燕尾蝶的翅膀上就有色素，2005年，埃克塞特大学的彼得·武库什奇发现，非洲燕尾蝶翅膀上荧光色的形成原理和理想的发光二极管如出一辙——这种方法已经在燕尾蝶身上使用了3 000万年。除了能引导光线向外部发出的微孔，蝴蝶在管道底部还进化出了一种镜子，用于反射任何折射到底部的光线。武库什奇博士告诉英国广播公司：“蝴蝶的发光体系和二极管不同，内部明显没有半导体，本身也不会产出辐射能。所以它的效率就能翻倍。”

蝴蝶还得益于它们翅膀表面有细微的粗糙感，这是拓扑学的内容，这种翅膀能确保水无法浸透，也沾不上，就像荷叶一样，我们会在其他章节讲到这个问题。水是无法渗透到构成蝴蝶翅膀的材料中去的，只能卷成细小的水珠，沾着颗粒污染物从翅膀上滚下，同时还清洁了翅膀——这是大型翼动物的一个重要优势，它们无须自己清洗。当今世界的全部飞机在飞行时，周围扬起的尘土总计多达成千上万吨，能耗巨大，而将这种纳米外观技术应用于飞机涂料将会带来巨大效益。

哈佛大学正在开发一种类似的技术，避免飞机、道路、桥梁、电线、机动车和管道上出现结冰现象。哈佛大学艾森贝格实验室这次的灵感来源并非蝴蝶的翅膀，而是从蚊子和水黾类昆虫的眼睛外观受到启发。对这些生物来说，特定的微型外观能够减小水的吸附性。仿生学由此带来的好处，就是机动车、道路和基础设施不必再使用成本高且腐蚀性强的盐性和其他有毒化学物质，也不会再向土壤、江河、湖泊排放有毒物质。

别叮我

蚊子在西班牙语中就是“小苍蝇”。纵观人类历史，唯一不令人生厌的蚊子就是死蚊子。虽说这种小东西无处不在，会在我们休息、野餐或沉思时破坏我们的心情，但是对仿生学技术来说，它是一个无价珍宝。经过3 000多万年的发展，这些昆虫进化成了以人类为食的专家，其实，不论是公蚊子还是母蚊子，它们都喝花蜜，顺便也为很多植物授粉。只有母蚊子吸血——她也只在生命末期产卵时才需要吸血。

蚊子在100多英尺（几十公里）之外就能嗅到我们呼出的二氧化碳，也能嗅到我们汗液中的乳酸成分，并且对这种东西极为渴望。人们移动的时候，它们能看到，在它们看来就是生命体，就是一顿香喷喷的血液晚餐。蚊子除了拥有这种能力，还能像热跟踪导弹一样跟踪热源。温血动物和鸟类都能触发这些小型猛禽体内的温度探测器。

对我们大多数人来说，看到或者感觉到有针要刺入身体，我们都会有一种不适应的生理反应。全球有20%的人在打针时会昏厥，或者感到眩晕，不管生产商把针头制作得多细、多尖，我们还是有刺痛感。按照过去的思维方式，我们仍需要把针头制作得更尖、更光滑、更细，然而无论如何还是会触碰到一大块皮肤表面，神经仍旧会感觉到针头，引发刺痛感。

自然界运用各种方式来保证物种的存活，如果蚊子叮咬时会产生类似的刺痛感，那它们很可能遭遇灭顶之灾。相反，大多数物种在刺透人的皮肤时，人们基本都没有知觉。经过发展，蚊子进化出一种高度锯齿状的喙，有点儿像面包刀，接触到的神经极其少。接触面的减少就意味着对方几乎没有疼痛感，这一点被日本大阪关西大学的研究员落实到了实践中，他们通过模仿蚊子的喙，研发出了一种用二氧化硅制作的针头，非常小，也呈锯齿状，直径只有1/10毫米——人类头发的宽度。这种针头全面商业化之后，就能理想地用于无痛血液监控装置，为世界上数量日渐增长的糖尿病患者带来福音。在某些人群中，糖尿病患者的数量已经达到30%，而美国在接下来的35年中，这个数字可能还会上升。

母蚊子

蚊子携带大量病菌，每年都是人类的头号致命杀手。世界上2 700种蚊子中，大约有100种携带致命或能使人器官衰竭的病菌，其中就包括高致命性疾病——疟疾，每年会夺去300多万人的生命，其中90%是不满5岁的儿童。在107个国家中，有超过33亿人的生命持续处于疟疾的威胁之下。疟疾的英文“malaria”源于意大利语“mal aria”，意思是“受污染的空气”。在中医的记载中，这种疾病已经有4 000年的历史，梵文作品中推断这种疾病与昆虫叮咬有关，但西方国家认为这种疾病是源于从沼泽地和湿地里飘出来的空气，那些空气受到了污染。直到19世纪90年代，罗纳德·罗斯爵士才明确指出，是蚊子把疟疾寄生虫传递到了人的身上。更可怕的是，蚊子自身能产生一种疾病叫登革热，这种疾病可能让疟疾都显得黯然失色，它对人体的伤害最显著。除此之外，少说还有黄热病、裂谷热等十几种不同的病毒性脑炎，都位于这个疾病谱的前列。

蚊子的滋生环境很独特，必须是死水，其中的可溶性氮和氧的比例还必须非常精确。只要这个比例遭到了破坏，就会阻碍蚊子的生长。我们遇到的挑战就是要用一种高效、低成本的方式更改氮氧比例，大自然的做法是让水流动起来——不论是经受风和浪的作用，还是受到海流上涌的影响。帕克斯科技公司的研究员通过大自然在水体中的加速上涌，正在开发一种仿生学技术，避免形成死水，同时还能更改水中的氮氧比例。帕克斯公司的仿生搅拌器（我们会在后面仔细探讨这个设备）仅仅使用很少的能量，就能让大量的水流动起来。作为一个额外的馈赠，流水还能溺死蚊子幼虫，因为蚊子幼虫都需要通过一个细小的呼吸管来呼吸，而流水能破坏这些呼吸管。这项技术不使用任何化学物品，且无毒，能显著地减少滋生蚊子的水体环境，并且还是依靠太阳能来运行的。

人们后来发现，传播疟疾的疟蚊是东非跳蜘蛛最喜欢的食物。维多利亚湖是世界上最大的疟疾高发区之一，人们在维多利亚湖附近的一个疟疾疫区发现，这种小蜘蛛能够为未来运用仿生学方式控制疟疾传播和探测疟疾提供很好的启发。能否对蚊子进行节育？公蚊子长有触须，这些触须对潜在交配对象翅膀振动时发出的声波频率非常敏感，这就为仿生学创造了机会，我们可以仿制这种振频，把蚊子诱入这种无毒的音频陷阱。虽然这种方式只能消除公蚊子，但缺少了公蚊子，蚊子的繁殖力就会相应降低，最终会对蚊子的总数造成影响。

甲壳虫的汁液

有些昆虫能够为世界性的缺水问题提供解决方案。在地球上严重干旱的地方生存着一种能从晨雾中获取饮用水的甲壳虫。纳米比亚沙漠中的拟步甲虫体上覆盖着一层微小的凸起，其高度大约是人类头发丝粗细的两倍，壳体上覆盖着一层蜡一样的物质，具有高度疏水性（防水性）。这个小东西在清晨的空气中撅起屁股，将雾气中的水分吸附到外壳的微小凸起上，集聚成水滴，然后水滴顺着背流进嘴里。韩国设计师Kitae Pak基于甲壳虫的这个方法设计了一套仿生设备，并因此获奖。这个设备由不锈钢材质制成，仿照甲壳虫背部的拱形形状收集纳米比亚常见的雾滴，然后把这些水引入一个循环蓄水池，留待日后使用。这些水对纳米比亚沙漠的人们来说，已经足够日常生活。

还有一种半水生的隐翅虫，它们的取水方式与纳米比亚沙漠的甲壳虫有很大不同。当需要速度时，它会用一种独特的推动系统快速掠过池塘表面。这种昆虫腹部的腺体会分泌出一种化学物质，降低水面张力引起的摩擦力和阻力，这种化学物质会与水面发生强烈反应，使甲壳虫能以非常快的速度掠过水面，这跟脱手的气球不太一样，但大概就是这种感觉。这里充满了仿生学的发展机会，模仿这些分子能提供一种无毒的解决办法，通过降低表面张力，阻止蚊子幼虫使用呼吸管来呼吸，把它们溺死在水中。另一项应用是再造隐翅虫的分泌物，把这种分泌物涂到轮船上或者涡轮机上，可以在水面张力的范围内降低摩擦力，这样轮船不需要马达或者螺旋桨就能获得推进力。

灵感来源

外太空有生命吗？有一件事我们是肯定的，这得归功于欧洲航天局，他们发现地球上有一些生命形态生命力极强，很容易存活，即使在外太空的极端环境中也能生长。除了附着在航天飞机上的苔藓和细菌，至少还有一种动物，它们在离地球表面160英里的地方依然能产卵，那就是水熊（人们知道水熊虫、苔藓猪或者它们很可爱的昵称熊熊），它们能在极端温度下存活，最低达到零下273摄氏度，接近绝对零度)，最高则达151摄氏度（接近能煮熟鸡蛋的温度的两倍），它们既不会冷得打战，也不会热得冒汗，在各种环境中都能存活，包括真空、液态氮或者90%的酒精中，即便是辐射也对它们没什么影响，它们承受辐射的程度比可置人于死地的量还要大1 000倍。可爱的水熊可以做到10年滴水不沾，也就是说连续10年不进水，在它们第二次进水前，它们的身体会变干，然后身体尺寸缩小到只有正常水分含量时的1%——然后它们很可能会大吃大喝一次。在地球上，不论你走到哪里——从喜马拉雅山到南极洲，或是到1.3万英尺的海底，都会有水熊的存在，你只需一个显微镜就能看到它们。德国科学家约翰·格策在1773年发现，地球上有1 000多种这类笨笨的小东西，它们只有1/10毫米长（即头发丝的宽度），颜色很多，从红色到绿色都有。它们看起来过得很浪漫，拥有非常复杂的求爱仪式和交配仪式。

水熊

谁知道我们能从这些8条腿的小东西中发现多少秘密——它们身上的新材料、在外太空存活的秘诀，甚至它们生命体的本质，它们在无水的情况下确实能存活很多年，这种特性让水熊成为仿生学的研究对象，指导人们进行疫苗保存的研究。

疫苗的发明是人类独创的伟大成就之一。通过使用疫苗，人类已经根除了地球上的天花，现在正在想办法根除小儿麻痹症，毫不夸张地讲，正是有了疫苗，才让数十亿人在面临功能性衰弱或致命疾病时得以幸免。为了更大程度上应用疫苗，覆盖到最贫穷、人口最稠密、受灾程度最高的地区，一个最大的难题就是没有冰箱无法保存疫苗的活性成分。送到这些地区的疫苗中，有一半都无法用到病人身上。低湿休眠（Anhydrobiosis）是希腊语演化出来的词，意思是“无水生命”。像水熊一样的有机体，它们使用特殊稳定的海藻糖来替代水分子，从而维持生命，这样它们就能长期保持休眠状态，存活相当长的时间。试想，在没有冰箱的干燥条件下，如果能把疫苗保存下来，那么在偏远地区就会有更多人能接种疫苗进行免疫。

另外还有一种有机体，我们称之为虫子（一种杆菌），在仿生学应用时也不容小觑。它绝对属于微生物中的巨头，能生成一种我们称之为酶的蛋白质，这种酶能消化掉任何东西，包括放射性物质。有一种细菌以汽油和柴油为食，能中和某些爆炸力很强的塑性炸药。还有一种细菌快速地进化成为以转基因食品为食的生命体，而转基因食品最初设计出来是为了杀死它们。人们最近在“泰坦尼克”号的沉船上发现了一种新型细菌，它们以钢铁为食，生活在水面下2.5英里的地方。这种生物的名字叫作食锈菌，是由来自加拿大新斯科舍省达尔豪斯大学和西班牙塞维利亚大学的科学家们共同发现的，这些细菌所造成的化学反应隐藏着很多秘密，研究员能从中学习，然后进行人工合成，最终把这种特性应用于很多领域，包括钻井平台、管道、轮船的防锈处理，以及有毒废物的清理。

使用传统的采矿方法开采金属矿，通常不仅会破坏地表地貌，还会影响当地脆弱的生态系统。在萃取黄金时对砷的广泛使用就是一个例子。来自加拿大蒙特利尔市麦吉尔大学的欧文·德沃博士、布鲁斯·霍尔拜因博士在研究细菌微生物系统，他们的研究团队观察到它们收集、管理和运输某些金属的具体做法，比如铁、铜和锌，因为这些金属中都含有一种特殊的营养成分，这对微生物细菌来说很有价值。通过模仿它们的做法，人们研发出一种金属再回收系统，能够自动模块化地对污染进行净化，这个系统能够提取42种特定的金属，包括黄金、汞、镉和铜，同时还能提取放射性和有毒的金属。这个系统还能用于从尾矿和工业废渣中回收金属，也能用于给排水时的解毒和修复。

有一种叫普格鲁（Poo-gloo）的设备就很形象，看起来就像个圆顶建筑，通体黑色，直径6英尺。7个小圆顶一字排开，构成了细菌的菌膜，嵌套在每个设备中，这些细菌非常喜欢食用污水。普格鲁设备的制造商是废水达标系统公司，该公司在2010年曾宣布要把这套系统的名字改为“生物圆顶”（bio-domes）。根据该公司的说法，一个马力的普格鲁系统就能取代40~60马力的传统系统，并且性能更佳。这些设备和竞争产品的最大不同之处在于成本。把这种生物圆顶用到水产养殖农场或者工业厂房中，其节约的成本数量级要远低于安装一整套水处理系统。在当前的市政排污系统中，普格鲁设备能让污水得以循环，从而提高污水处理的效果。当水质标准收紧、市政预算紧张，并且不容易融来资金对整个水处理系统进行全面检修时，这套系统就更能彰显其价值。

无论是占到所有生命体数量54%的昆虫、水熊，还是细菌，甚至是各种形状、各种大小的甲壳虫，它们都已经存活了上百万年。它们强韧的身体结构、复杂的化学过程以及运动方式都为产业提供了大量的机会，从交通到医药再到冶金的方方面面。

当我无意中遇到丹尼尔·贝杜博士时，我发现他已经是世界上黑蝇染色体方面极为权威的专家之一。他是我儿时的伙伴，我们已经多年未曾谋面。我问他，一束微生物细菌染色体中的东西如何能让他那么痴迷？他回答说：“当你进入单染色体的世界时，就像走进了一扇门，里面是全新的世界和独特的宇宙。大自然能向我们传授的东西永无止境。”