第8章

贝壳念珠

我之前从未被鸭蛋砸中过脑门，那感觉就像是被石头砸中一样，此外黏糊糊的蛋液还四下飞溅，粘在我的耳朵、脖子和肩膀上，很恶心。虽然鸭蛋的形状跟鸡蛋一样，但个头更大，硬度也更强。

在这个偏远的海滨小镇上，渔民在捕鱼淡季感到无聊，就想找点儿乐子活动活动。他们看到渔业及野生动物局只有我一名现场巡视员，所以不难想象每个人都想发动一场“蛋打渔业局”的活动。镇里唯一的商店很快就卖光了所有的鸡蛋，补给正在由卡车往这里送，但还得有三天才能运过来。渔民们把他们的冰箱清空，准备了一大堆鸡蛋，已经对渔业及野生动物局的堡垒发动了好多轮攻击——几乎攻击了所有与渔业及野生动物局有关的东西，政府大楼、办事处、巡逻艇以及我个人。

鸡蛋的外观呈现出超凡卓越的流线型，在远距离投掷过程中能够达到很高的精确性。当然，为了自我防卫和维护渔业及野生动物局的荣誉，我被迫进行还击。作为镇上唯一一名活禽（鸭子）养殖者，我具有稳定的“弹药”供给——不过等着鸭子下蛋也会让人失去耐心。

尽管他们投掷了几十枚鸡蛋，在大楼和机车上留下了劣迹斑斑的印迹，但没有一个击中我——直到战斗的最后一天。渔民们已经耗尽了镇子里的所有供给，我也努力控制自己的情绪，免得过于大意地认为战役已经结束。以防万一，不论走到哪里，我手里都攥着鸭蛋准备还击。然而，对方有个人趁我不在，偷偷地翻过我的栅栏，拿走了我当天唯一的一枚鸭蛋。当时我正要穿过门前的草坪去开车，突然，啪的一声，可怕的感觉。从街对面一个酒吧的门前传来了一阵欢呼声，一群渔民站在酒吧大开的门前大声喊叫。我不假思索地转过头来就挥起手中的鸭蛋朝他们扔了过去，就在鸭蛋飞过街道的一刹那，渔民们四下散开，鸭蛋直接穿过酒吧的门——砸到了酒吧后面的镜子上，撞得粉碎。我的身上一团糟，必须清洗一下。在所有人看起来，都好像是渔业及野生动物局大败了，但我袖子里还藏着另一个把戏，只不过那是另一个故事了。

每当人类需要创造技术来解决问题时，似乎都会引发负面效应。我们创造出内燃机，能效方面提高了30%，却也出现了石棉、铬、铅和甲基叔丁基醚，这些重金属对湖泊和蓄水层造成了巨大污染，导致越来越多的儿童患上哮喘病——还有很多这样的恶果。我们用木浆创造纸张，结果却引来砍伐森林、侵蚀地表、破坏河流、恶化生态环境以及汞污染的恶果。二噁英造成的塑料污染物大多数都无法被生物降解，数千种新型化学物从未经过毒性检测，还有最为危险的物质——核废料。另一方面，当大自然寻求某一问题的解决之道时，就会一同解决所有的相关问题。

比如微不足道的鸡蛋，外形呈现流线型，以便母鸡不用怎么费力就能把它们产下来。其实，它的外形是大自然的产物，即便是一块矩形的砖块，只要把它放在溪流中，经过足够长的时间，自然就会呈流线型。我们都知道蛋壳非常薄。母鸡使用最小的能量和最少的材料来产蛋，避免耗尽它身体内的钙质。如果母鸡无法通过饮食快速提高体内用于制造蛋壳的钙质，那么就会消耗母鸡骨骼中的钙元素，这样就会引发禽类骨质酥松症，甚至造成死亡。蛋壳从内部看起来极易碎，小鸡从蛋壳内孵化成形之后，从里面轻轻一啄就能打开蛋壳，而蛋壳的外部在压强下却显得非常坚硬。2001年，科学家们用胶带把一个生鸡蛋粘在一艘深海潜艇的边沿，潜艇下潜到海平面1 000米之下——这个深度几乎能压碎任何东西，但返回到水面上时鸡蛋依然完好无损。

鸡蛋的热效率也很高。在母鸡需要出去觅食或寻找其他必需品时，鸡蛋能够维持自身的热量，热量在鸡蛋内能高效地循环，从而避免在母鸡离开时自身冷却下来。鸡蛋的营养分布也做到了最优。不论是自身的热量，还是养分的流动都非常高效，圆圈状的涡流环完美地衬托着鸡蛋的形状。很多鸡蛋都是其中一端瘦长，这种类似椭圆的形状使得鸡蛋能滚出鸡笼，还能再次滚回原点，因此将鸡蛋放到物品架上，不用担心它会滑走，非常方便。如果鸡蛋坠落，大头的那端还能起到气囊的作用，用于缓解冲击力。如果鸡蛋过热，它还能够起到双倍泄压阀的作用，气囊能压缩扩张力并起到保护蛋壳的作用。蛋壳还具有防尘、防水的双重特效，用显微镜来看，蛋壳上有很多小孔，小鸡在孵化过程中可以通过这些小孔摄取氧气。很明显，很多方面都适用鸡蛋的形状——这与大自然的螺旋涡流比例也很匹配。这种比例有无限种变体，所以虽然我们看到鸡蛋的外形和大小不一，但都具有类似的功效。除了以上这些属性，鸡蛋还完全可以回收，没有任何毒性残留物。

蛋壳、贝壳、蟹壳、珊瑚、骨骼……所有这些都保护并支撑着内部的软组织。不论其内部、外部、周围，还是从内部进行建造，然后像鸡蛋那样小鸡从里面长成之后钻出来，它们都是由生物体在石头层——碳酸钙上进行创造。4亿年来，这些动物都已经成为化石，废弃的贝壳组成了大量的墙壁，在英格兰形成了著名的多佛白崖，在意大利形成了卡拉拉大理石山脉。地壳成分的4%是碳酸钙，包含了石灰岩、白垩、珊瑚，其中99%都是由有机生物体的骨架形成的。

大多数有壳动物都属于软体动物门，迄今为止这类动物占海洋生物的1/4，其中有8.5万多种人们能够描述出来。在这些生物中，7万种是蜗牛和鼻涕虫，只有很少一部分是陆生动物。大多数软体动物都有壳，用来保护自己，还有一些使用其他生存策略。

大自然为很多软体动物都装备了壳，这对人类的影响极其重大。壳里面的软体物被人们当作食物，而美丽迷人的外壳则被人们当作珠宝、乐器和神圣的把件。贝壳做的珠子，也称念珠，被编织到腰带上用于特定的仪式，美国东北部的部落还用贝壳念珠来记录历史。直到18世纪早期，欧洲移民还把这些念珠用作货币，某些地区也把念珠视为一种货币形式。紫色颜料取自骨螺海蜗牛，这种颜色的颜料在公元前400年以前非常昂贵，只有超级富豪才能用得起这种颜色。用紫色装点一件衣服差不多要耗费1.2万只蜗牛。在塑料发明之前，全世界范围内主要用贝壳来制作纽扣。

当前，仿生学主要还是从视觉或者说触觉的角度审视贝壳的美及其使用价值。海尔特·弗尔迈伊是加利福尼亚大学戴维斯分校的地理学教授，他身材高大修长，外形与他的职业形象相当匹配。弗尔迈伊教授是贝壳方面的专家，在进化生物学领域是世界上的顶级权威，他通过环游世界发掘并检测软体动物的形状，但有一点比较遗憾：他从3岁起就失明了。他热爱软体动物的外形，也能够感觉到不同外形之间的差异，这种能力让他对古代软体动物的历史认识深刻，从而撰写了数本进化生物学方面的重要专著。

贝壳在设计、功能以及纳米技术方面都是大师般的杰作，让世界顶尖工程师都艳羡不已。人类把圆形的树木砍成平板状的木材，剩下一堆锯屑和边料，或是从岩石中萃取金属，然后打磨、锉平，再切成想要的形状。另一方面，纳米技术这个新兴领域天然具有一种仿生性，一次组装一个分子甚或是原子来创造材料和制造机器，没有一丝浪费。纳米技术跨越了很多个领域，材料科学、化学、分子生物学、物理学、半导体工程学以及制造学。纳米技术在提高产品性能和材料效率方面的潜在价值异常惊人。

纳米摄影学也能带来很大好处，科学家们现在正对软体动物进行研究，探索它们在建造外壳时如何以一次铺设一个分子的方式，使用最少的材料，获取最大的效用。在上万种螺旋贝壳中，只有少量的几种向左旋转，这让人非常着迷。其中一种来自印度，人们将其视为神圣的图形，另一种来自佛罗里达州附近的海域。

蜗牛和鼻涕虫在地上爬过时会留下黏液的痕迹，美国西北部有一种大型的香蕉蛞蝓，通体黄色，身体渗出的黏液被当地人视为一种食物来舔食——每个人都可以自己去舔，但并不是每种黏液都像香蕉蛞蝓的黏液那样可口且有益于健康。澳大利亚人通常吵吵闹闹的，喜爱玩乐，他们也乐于搞些恶作剧或者大冒险。最近一个澳大利亚人在他朋友的怂恿下冒险吞下了一只普通的鼻涕虫，谁知道这只鼻涕虫刚享受过一顿老鼠屎的大餐。于是我们这位英勇的朋友就患上了老鼠传播的疾病，被送进了急救室。

你可能注意到，蜗牛和鼻涕虫移动的速度不快——它们先把身体前半部分伸出去，然后拉着后半部分前进。这种起起伏伏的波状移动方式启发了日本中央大学生物力学实验室的研究人员，从而设计出了仿生机器人。这个机器人的优点就在于，它像蜗牛一样，表面上有很大一部分与地面连在一起，因此不论哪个方向都非常稳定。

新锐理念

软体动物的取食方式也能为人类提供某种启示。很多软体动物都用齿舌来取食，齿舌有点儿像缎带，上面覆盖着一排排细小、锋利的牙齿，这些牙齿像锉子一样把食物磨碎，然后运入口中。无论是哪个物种，大多数齿舌的材料都非常类似，唯独普通的帽贝，或叫欧洲帽贝，它齿舌上的刀片含有磁铁矿和二氧化硅。这两种矿物质都是非常坚硬的材料，能够磨碎食物。磁铁矿的硬度大约是摩氏硬度的60%，相当于厨房中最锋利的刀具；二氧化硅自古以来就以硬度著称，甚至能超过摩氏硬度的7级。这意味着帽贝都是花费极少的时间和能量获取大量食物。

帽贝

石鳖贝壳有5亿年的历史，人们一直在研究这类贝壳，没人知道地球上有多少种石鳖贝壳。但这种贝壳是所有软体动物中最原始的种类之一，它蕴含着一系列精湛的技术。伊利诺伊州西北大学的德克·乔伊斯特研究员就在研究石鳖的牙齿，它的牙齿天生具有自磨功能，大自然用一种硬度最大、强度最高的材料打造了这种牙齿。石鳖的牙齿与贝壳一样，都是在水下温度中生成的，所以它们的生产过程并不需要铸造厂，也不需要大量的热量和高压。石鳖顽强地附着到岩石上，用它们的牙齿把岩石上的海藻磨掉，当作自己的晚餐。花岗岩或是石英可能就是它的糖果——比制作斧头所用的钢材都硬。这项研究有什么用途呢？初期能用作优质的牙齿移植材料和髋关节置换用的人工骨。

说到坚硬程度不得不提美丽的海笋，或是具有天使之翼美称的海鸥蛤，它们看起来极其易碎，其实贝壳表面的硬度非常高，能长进坚硬的岩石中。经过来来回回的研磨，7英尺长的海笋能在岩石上磨出一个长洞，然后把岩石当作堡垒永久地居住在里面。价值1万亿美元的采矿业就能从这个方法中借鉴不少经验。

天使之翼海贝

海胆是一种软体动物，外壳呈球形，脊柱像剃刀一样锋利。与其说它们是一种软体动物，不如说它们是棘皮动物，海胆与海星是近亲，相对而言它们与海螺的关系则有点儿远。它们能够在岩石上为自己咬出安身立命的洞穴，住在里面避免遭捕食者攻击。来自威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员吉尔伯特、克里斯托弗·科里安以及他们的团队共同开展了一项研究，他们发现海胆的牙齿具有生物界最复杂的结构，不仅异常锋利，而且材质由两种奇特的物质构成：一种是互锁状的曲面板，另一种是具有自磨性的纤维。它们的牙齿不断生长，其中一部分天生就会脱落，剩余的部分就会像剃刀一样锋利——有点儿像是把黑曜石凿成箭簇的样子。研究人员确信，海胆牙齿的切割效果要比人造切割工具好得多。这种具有自组装性的纳米技术能用于工业和建筑业，通过模仿海胆的打磨技术制造相应的工具。

海胆

赫尔穆特·科尔芬和钟濑户是来自德国康斯坦茨大学的研究人员，他们正在研究脊柱先天具备的异乎寻常的强度和抗折能力。作为防御性武器，它们必须非常坚硬，同时还能缓解冲击力。看上去似乎有点儿矛盾，但也正因此，脊柱成为所有生物材料中备受关注的研究对象之一。海胆的脊柱中，尽管92%都是方解石晶体，但连接处的8%是碳酸钙，没有丝毫晶体结构。我们希望能创造出更坚硬、抗断裂性更强的仿生混凝土。

由于海胆的DNA与人类DNA非常相似，它们也成为发育生物学的研究目标。乔治·韦恩斯托克博士是研究海胆基因组的科学家之一，他在华盛顿大学的研究证明：5.4亿年前，人类与这些球状、多刺的小型棘皮动物是同一个祖先。其实，一个卵子与一个精子之间所发生的一连串受精发育过程与海胆是完全一样的。

四周一片漆黑，还有点儿潮热，一股臭味灌进了我的鼻孔，完全淹没了我。臭味呈压倒之势扑面而来，由于我知道这种气味只存在于活体自然环境中，并不是腐尸发出来，所以我感觉还能忍受。细沙成片成片地打到我的脸上，落入我的眼睛中，随着呼吸飘进我的鼻孔里。我的胳膊和双手不停地从水和泥中伸出来，赶走苍蝇和蚊子。

我是疯了吗？我当时正处在齐胸深的克拉耶溪中——位于澳大利亚偏远的金伯利地区，那里是一个潮汐带，河道的咽喉处有一片红树林，沿着雄獐湾泥泞的沼泽飘来一阵恶臭。没走几步我的鞋子就掉了，当我试图从油腻的软泥中拔出腿时，淤泥吸住了我的脚。当淤泥蔓延至我的胯部时，我也只能不住地往下陷。

“加油。”我的向导鼓励我，他是当地的拖车司机，当天轮休，他每天固定喝一大箱啤酒（24罐）。他从24岁开始就梦想着每年从生日那天起，每天能比上一年多喝一罐啤酒。“再走几百米，我们就能看到螃蟹了。”

红树林蟹是一种奇特的动物。它们通体呈橄榄绿色，大概有晚餐的碟子那么大，只是比碟子要硬，敲击这种蟹时，它会蜷成一个铃铛的形状。每只蟹螯都有人的小臂那么大，力量也很大，能轻松开启啤酒瓶盖，如果你一时没找到酒瓶启子，蟹螯会非常顺手。蟹肉的颜色发白，非常可口，在东南亚国家非常珍贵。从斯里兰卡到印度尼西亚和澳大利亚，这些甲壳纲世界中的谢尔曼坦克^[1]都居住在泥泞的红树林溪流和沼泽的洞穴中，它们若不在洞穴中便是在水中游着行进。

我尽力不去想如果我把碎瓶机放到红树林蟹的大壳子上，然后搅动这个机器会发生什么。即便是煮熟之后，这种螃蟹的大螯和外壳依然十分坚硬，需要用锤子才能砸开。但蟹壳就像鸡蛋一样，外表坚硬却很薄，这些都是外形的作用——大自然复杂的曲线与比例相结合的几何体。

“看那里。”雷大叫了一声，我顺着看过去，随着潮水退去，泥泞的河岸上出现了三个洞。雷手中拿着一根约两英尺长的钢棍，一头折成了直角，而且折的部分向一边伸出去了约4英尺。他滑入水中，趟过湿滑的泥泞走向最近的一个洞口，把铁棍一下子投进洞中，顺带着手臂也深入其中，一下子就淹没了肘部。我听到咣当一声响，就像钢铁打到玻璃的声音。

“可算抓到你了。”雷用力向外拉扯，拽出了一只很大的泥球状活物，闪闪发光，张牙舞爪。“袋子在哪里？”他喊道，眼睛像激光一样炯炯有神地盯着他的猎物。我在溪流中行走时把麻袋系在了身上，这时赶紧把麻袋取下来。

“看着。”雷用右手快速地向螃蟹晃了一下，螃蟹也以同样快的速度反击，朝着雷的右手挥舞它的蟹螯，这时雷从螃蟹视野范围外的地方用左手抓住螃蟹的另一只蟹螯最厚的部分。雷的佯攻显然收到了成效，他从螃蟹的脑后抓住了第一个蟹螯，然后把螃蟹举到空中，两只手各抓着一个蟹螯。“看，多容易！我猜这只蟹有8磅重。”雷满面笑容地说，随之把螃蟹丢入我小心翼翼打开的麻袋中。

接下来，我们很快就又抓了5只螃蟹——足够6~9个人大吃一顿了。我们朝着路虎越野车的方向往回走，螃蟹在麻袋里面无休止地折腾，道路很滑，经常站不稳，我摸索着前进，身后还拖着麻袋——离我的身体足够远。捆袋口用的铁丝把我的手指勒得生疼。我不会给麻袋里的螃蟹任何逃跑的机会，免得它们报复我。

混凝土方案

创新性水泥制造商Calera公司的创始人布伦特·康斯坦茨非常了解螃蟹、鸭子和软体动物，也了解它们制造外壳或者骨骼的化学机理。布伦特的主要研究方向是环境的可持续性。他是斯坦福大学的博士，也是该校的教授，他创立了一系列企业，并且都取得了成功，同时拥有85项专利。尽管他的研究领域横跨多门学科，但他最核心的研究方向、最有发言权的领域还是生物矿化，现如今他已经成为医用胶合剂方面的专家，主要针对骨折修复领域。

你是否了解美国医疗保险中单项治疗费用最高的就是骨折修复？尤其是女性绝经后臀部发生的骨折？布伦特是一名高级研究员，同时还是一名狂热的潜泳爱好者，他经过研究之后得出结论：可以按照大自然生长出贝壳和珊瑚的方式制造修复骨折的骨胶合剂。其制作方法与骨头的生长方式相同。布伦特在1987年创立了Norian公司，开发出一种生物矿化的技术。他生产出的骨胶合剂非常独特，能够在体温环境下治疗，不需要加热，因此也不会对活细胞、活组织和蛋白质造成任何损伤或破坏。首次临床测试的结果令人满意，充分证明这个产品的发展前景值得期待，病人术后未出现任何炎症，也没有任何排异反应，更不会有传染病方面的风险。

Norian公司的骨骼修复系统于1992年获得了境外批准，随后于1996年在美国获得批准，如今已经成为整形外科手术室中最常见的产品。布伦特直到两年后（1998年）才开始扩大公司规模，通过公司在海外设立的多个子公司网络在全球范围内推广这种骨胶合剂，之后他在公司的地位被取代，降级为公司的首席执行官。“非常不幸，风险投资人和一家大型合伙公司辛迪思让我备受煎熬。”布伦特讲道。在1999年公司的快速增长期，瑞士辛迪思控股公司以极低的价格收购了他的公司。

离开Norian公司之后，布伦特创建了一家心血管设备公司——Córazon科技公司，该公司主要研究导致人体截肢的主要病因，以及心血管系统的钙化问题。他筹集了一笔可观的风险资本，对面临截肢的动脉钙化的病人进行血管再造临床医学实验。随着Có ra zon科技公司的发展，“对公司进行风险投资的资本家控制了公司，然后开始尝试采用一些短期不现实的赢利模式，公司一下子就垮了”，布伦特讲道。强生公司最后收购了Córazon科技公司，现正在推行他的技术。

与此同时，之前与布伦特一起在Norian公司工作的同事也劝说他再创立一家新公司，开发出比Norian公司更好的骨胶合剂。2001年Kinetics骨骼公司成立，由于团队成员都非常有经验，所以在不到一年内，他们的新型骨胶合剂就又出现在手术室中。这次布伦特没有向风险投资人筹资，正如他讲的那样：“有两个世界，一个是真实世界，另一个是硅谷的世界。接受风险资本之后，你需要明白：企业就变成了风险投资人的生意，而不再是你的生意。”他经历过这一切，过于关注董事会加速公司的垮台。他见过管理层浪费高达20%的时间用于向风险资本的董事会会议准备报告，之后再费时费力地自我减压。大多数风险投资公司中的合伙人都很忙，需要参加的董事会会议不止一个，很多参加创业公司董事会会议的人根本就没有认真阅读那些报告。他们事先也不会告知你，然后就鲁莽地进行分析，并列出下次董事会会议的议题和公司需要整改的计划。布伦特说，卸掉一大堆董事或其背后风险资本的负担，他的工作状态焕然一新，开始享受他在Kinetics骨骼公司的工作。

与此同时，Norian公司——现在隶属辛迪思公司，开发出了一种新型的Norian骨骼修复系统胶合剂，但他们并没有完全弄懂仿生的本源。正如布伦特所讲：“辛迪思公司在胶合剂中增加了硫酸钡，这样在化学和结晶学上看来就跟天然骨骼一模一样。辛迪思公司的想法是，如此一来，产品对外科医生就更有吸引力，他们更容易在X光片和荧光屏上看到这种骨胶合剂，全然不顾它的仿生学设计。随后就发生了大灾难。辛迪思公司一门心思只追求利润，置病人的安全于不顾，未经美国食品药品监督管理局的许可就不断进行新品测试，在大约200位病人身上进行了临床实验，之后美国食品药品监督管理局专门对他们提出了警告。但悲剧还是发生了，有三位病人死于临床，且都来自于退伍军人家庭。在这种情况下，辛迪思公司非但没有立即停止对新药的开发，高管层还试图掩盖，包括向美国食品药品监督管理局提供虚假说明。司法部震怒，最终辛迪思公司因多项罪名，罚金高达2 300万美元，包括公司主席在内的好几名高管都受到了指控。”

这个悲剧就是企业的贪婪和缺乏正直品质的最好例证，破坏了一个有价值的仿生技术。

布伦特生命的转折点发生在2000年6月，那时他儿子罹患癌症。这件事让布伦特萌生极强的动力保护自然环境、维持自然环境的健康发展，之后他在斯坦福大学获得了一个助理教授的职位。在课堂上，他向学生们提出各种建议，他们的孩子很可能再也见不到活的珊瑚礁，因为全世界范围内礁石的存活时间都很短。对布伦特来说，珊瑚非常重要，因为他就是从珊瑚中获得启示，不仅使用珊瑚的方法人工合成了人类骨骼中的珊瑚骨，还研发出了一种制作骨胶合剂的全新方法。

珊瑚由几十万个被称为珊瑚虫的细小有机体组成，珊瑚虫从海水中摄取镁、钙和碳元素，形成一片坚硬如骨的群落。布伦特于2007年创立的Calera公司也是采用类似的方法，从附近发电厂排放的废气中收集二氧化碳，与富含钙、镁、钠和氯化物的水发生反应——比如海水。化学物与矿物质结合之后，能把废气中的二氧化碳转换为一种叫碳酸盐的材料，碳酸盐是盐水的沉淀物，比较重。把水倒掉并烘干后，这个产品就能当作水泥使用。公司制造的产品其实是粉笔，Calera公司的水泥颜色确切来说呈亮白色。用于化学反应的水还会有一些附加作用，去掉盐分之后，再经过几步处理就能净化成为淡水。最后，Calera公司的技术彰显出的最显著特点或许不是向大气中排放二氧化碳，而是每生产1吨水泥就能吸收0.5吨二氧化碳。

地球大气中有4 000亿吨二氧化碳，每年人类的活动还会向大气中多排放几十亿吨二氧化碳——燃烧化石燃料并不是人类唯一的排放源。把水泥制作成混凝土的过程中，排放的二氧化碳占很大一部分，因为按照传统的做法，生产1吨水泥至少会产生1吨二氧化碳。而混凝土又是世界上仅次于水的最大贸易材料，所以制造水泥时向大气中排放的二氧化碳量就排在了第三位，每年高达30亿吨。

正如布伦特所讲：“我们认为，由于我们使用二氧化碳制造水泥，所以我们使用得越多越好。”布伦特继续说，“把墙砌成5英尺厚，就能耗用更多的二氧化碳，而且冬暖夏凉，还更加抗震。”

Calera公司还在混凝土中加入了碎岩石。当前全世界每年能开采出40万亿吨岩石，消耗巨量的能源，对环境的破坏也很大。美国使用的混凝土中有60%都采自英属哥伦比亚和加拿大，再用船往南运到美国。把加工场所设在离施工现场不远的地方，就能缩短运输矿石的环节，如此一来，二氧化碳的减排功效显著，能带来高达几十亿美元的收益。

有其他方法替代Calera公司的技术吗？早期曾有过一个项目，从废气中提取二氧化碳，之后存储在地下，目的在于把二氧化碳永久地储存在地层之下。但这存在一些问题：二氧化碳的密封、隔离、运输和存储成本很高，可能耗费一个发电厂所发电量的1/3。如果发生地震，一旦地下的密封室裂个缝，二氧化碳就又会回到大气中——结果就会是劳民伤财。

Calera公司的发展前景一片光明，所以布伦特意识到必须寻求风险资本的帮助。公司的技术和产品市场都非常吸引人，尽管他们根本没有制作正式的商业计划书，但三年内仍筹集了2亿美元。布伦特开玩笑说，商业计划书的主要阅读人群是竞争对手，计划书里描述的可观发展前景往往是创业公司或处于成长期的公司唯一做不到的地方。有了资金之后，Calera公司就开始快速招聘员工，每个月能增加40人，然后建立了一个占地面积200英亩的生产车间试点。

Calera公司被科斯拉创投视为最有前途的投资组合公司之一。在科斯拉高级合作人维诺德·科斯拉的授权下，员工数量迅速增长到140人，雇用了大量优秀人才。

“有了风险投资的支持，你可以雇到优秀的人才。”布伦特讲道。公司跟其他创业公司一样都面临多重挑战，一方面需要证明自己的技术，另一方面需要扩大市场份额，此外还要面临很多批评和政治问题。竞争对手和小生意人不断传播虚假消息，也为风险资本带来很大的压力，他们要求公司快速盈利。

2010年年末，Calera公司的董事会决定雇用一名新的首席执行官取代布伦特，新任首席执行官之前执掌一家加拿大的采矿公司。布伦特说道：“我当时压力很大，也有些失望。我可是刚刚筹集了1.25亿美元发展企业啊。我离开之后，他们再也没筹集到资金。到2011年年末，公司一年来只做了一件事，那就是挥霍掉了5 000万美元，除此之外什么也没做。员工人数从140人降到40人，也不知道公司做成过哪些业务。”

Calera公司能撑过去吗？大自然优雅从容地就完成了Calera公司试图模仿的技术。布伦特和他的研发同事们都对这项技术非常有信心，正如他所讲：“Calera公司绝对值得人们为之奋斗，它具备巨大且无与伦比的潜能，能够解决世界上很大一部分碳排放。”为了在市场上取得成功，公司需要扩大生产规模，同时采用正确的商业模式拓展国际市场，这对任何技术来说都是非常复杂的挑战。根据布伦特的说法，真正的问题在于：一边是冷嘲热讽，一边是充满敌意的环境，这对任何要改变现有范式的新型技术、管理方式、投资方和商业战术而言都颇为常见。“在这个世界上，我们面临的最大阻碍是怀疑和贪婪。”布伦特说，“世界需要这项技术，它现在不出现，30年后也会出现，只是时间问题，最后我们都会虔诚地照搬大自然的做法，创造出良性水泥。”

我让布伦特向其他富有抱负的企业家传授些做事的方式方法。“第一，做有意义的事情。”他回答道，“做一些对你来说很重要并且使你充满激情的事情；第二，成功的企业家始终坚持自己的初衷，正如温斯顿·丘吉尔讲的那样——‘永不、从不、绝不放弃’；第三，不要把目标设定得过高；第四，不要筹集太多资金；第五，保持专注；第六，每季度都要制订一次运营计划，严格执行。”

他强调，在快速变革的世界，最大的问题在于下定决心专注于哪个市场。比如，20世纪主宰世界的经济体——美国、欧洲和日本，其规模已经在缩小，正在被前第三世界国家所替代，例如巴西、中国和印度。这些国家的人口就是很重要的指标。在印度，35周岁以下的人口占总人口数的65%,14岁以下的占了31%。在巴西，14岁以下的占了27%。而中国，作为世界上人口数量最多的国家和第二大经济体，14岁以下的人口只有16%。

此外，布伦特还指出，尽管中国热衷于强有力的经济增长和资本积累，但对西方国家而言还是很难在那里赚到钱。在接下来的30年中，所有这一切将带来哪些市场机会呢？作为一位成功的企业家，或者说仿生学家，必须从战略上思考，不仅要思考他自己的产品的细节，还需要思考全球市场（其自身也是一个很微妙的生态系统）是如何关联的。

贻贝

在仿生学领域，Calera公司是个极具商业潜力的例子，不过我们还可以从贝类身上学到更多知识。贻贝这种甲壳类食物，我们常在意大利餐馆吃到，它们不仅味道鲜美，而且是可持续化学（绿色化学）的典范。贻贝属于软体动物的亚属，在水下使用一种有机树脂贴在竖杆或岩石上，这种树脂没有毒性，而且可生物降解，其黏性绝不比人类发明的黏合剂效果差。这种树脂在水下生成，然而无须添加任何溶剂就可以被分解。贻贝粘着蛋白多年以前就激发了研发人员的兴趣。现在多所大学都在对粘着蛋白的结构和化学特征进行研究，有了这些研究，全球很多团队都得以推进并完成粘着蛋白产品的商业化进程。

马萨诸塞州的Kollodis科技公司开发出一种独特的方法，规模化生产粘着蛋白黏合剂。公司的规模依然很小，但拥有全套加工设备，并且在网站上销售产品。最初的产品用于科研工业，包括一个三维细胞培养模板和涂层。这些产品都用于修复塑料表面和塑料膜，提高细胞样本的附着性和增长速度，医生和实验室里的技术员们通过对这些细胞样本进行计数、检测来治疗疾病。

蒸熟的贻贝

一种人工合成的贻贝胶在医用方面也表现出了惊人的应用前景，包括医用设备的表面镀膜，因为密封剂中的化合物具有生物相容性，不会触发人体的排异反应。美国西北大学梅瑟史密斯研究所的菲利普·梅瑟史密斯，以及一些来自加拿大、比利时和瑞士的同事在实验室中完成了一些测试，目前正准备进行临床检测。

贻贝自身的优点不仅仅局限在生物医学方面，过去50年中，地球上砍伐了大量的森林，这些都被用于制作三合板和定向刨花板，仅2010年一年就砍去了9 900万立方米。还记得卡特里娜飓风后美国联邦政府提供的数百个紧急救助拖车房吗？很大一部分从未使用过，因为这些房屋使用的三合板和定向刨花板释放出很浓的刺激性气味，也就是高毒性的甲醛，这种东西对人类的健康危害很大。甲醛会刺激眼鼻喉，还会造成呼吸方面的问题，甚至导致哮喘和呕吐，严重时会引发头痛。它也是一种已被确认的致癌物。

哥伦比亚森林产品公司如今开发出了一种无甲醛的三合板，叫作纯胶板（PureBond）。

俄勒冈州立大学的仿生学研究员李开畅博士发现，软体动物分泌的蛋白质就是众所周知的足丝线，这些足丝线的强度非常高，还很容易弯曲，方便软体动物吸附到岩石上，即便在最猛烈的暴风和海浪的冲击下，也能稳稳地吸住。李博士通过修改无毒的大豆蛋白，创造出类似于足丝线性能的产品。此外还有一些意外收获，它们除了具有无与伦比的强度和无毒的特性，还能防水。哥伦比亚森林产品公司的这款无毒产品赢得了美国环境保护署举办的“更加绿色合成路线挑战赛”的大奖，该产品还符合美国LEED绿色建筑认证和加州空气资源委员会的标准，更重要的是，该产品的价格优势也很明显。

深度和意义

你可能早就听说过，人类对大洋深处以及那里的生物了解不多。在印度洋几千英尺深处有一个不断喷着硫黄的深海热泉，出乎预料的是，科学家们在热泉旁发现了一种蜗牛。很多软体动物头部都长着相对坚硬、可以任意开关的外壳，用来防御外敌，这个部分被称为壳盖，这种被我们亲切地称为鳞脚蜗牛的深海蜗牛就拥有非常独特的壳盖。深海蜗牛的壳盖由金色的鳞片组成，成分分为两层矿物质，一层是硫化铁（黄铁矿），另一层是燧石（16世纪这种矿石用来为燧发枪点火）。据了解地球上再没有哪种动物能够吸收硫化铁或者燧石，巧合的是，这两种物质都具有极强的磁性，就像之前提到的膝盖骨状帽贝的磁铁矿一样。通常，大自然不会随机选择，那为什么这些软体动物要使用磁性材料呢？

尽管科学家们还没有找到答案，但这些高度进化的策略已经为人类提供了一些有价值的方法。2010年早期，麻省理工学院的新闻办公室发布的一份报告指出，材料学家克里斯廷·奥尔蒂兹和她的同事，包括工程系主任苏来喜（现任美国国家科学基金会的会长）在内，他们正使用一种焊接在钻石上的测量工具测量鳞脚蜗牛外壳的机械性能。经过研究发现，鳞脚蜗牛外壳是一种独特的三层结构，能降低机械能的力量，帮助蜗牛免于遭受螃蟹的攻击，而螃蟹则试图用它们的蟹螯（蟹螯本身具有很大的力量，杠杆作用也很强，能帮助人们优化扳手和杠杆的设计）砸裂蜗牛的外壳。传统软体动物的外壳通常是由碳酸钙构成，而鳞脚蜗牛的外壳具有好几种能降低能量冲击的特征。人们已经预想到它的商业化用途，包括优质头盔、防护性铠甲和新型结构材料。黄铁矿和燧石也被视作硅的替代物，可以用于制造价格便宜、产量丰富的太阳能电池。

壳盖在拉丁语中的意思是“小盖子”，生物学家判断这个硬盖可能是为软体生物提供保护，在海水退潮、置身于空气当中时，壳盖能够防止生物脱水，同时壳盖能帮助生物移动，还可能作为进攻手段。但是，由于壳盖形状与耳朵有些相似，所以我猜测它很可能跟耳朵有着类似的功能。

耳朵

贝壳的壳盖

听觉通过压力波起作用。贝壳和鱼类通过压力波察觉到彼此，察觉到危险。水本身具有的不可压缩性意味着压力波可以传播到非常远的地方，不会消散。鲸鱼的鱼群正是利用这种现象，相互之间即便相隔几千公里也依然能够交流。各国海军都在使用类似方法在大海的另一端监测敌军的军舰和船只。并非理论化展开，正像耳朵的特定螺旋几何体和耳蜗一样，它们能捕捉、引导并放大声波，对于软体动物而言，壳盖的几何体与耳朵的形状类似，能够引导压力波。由于动物处在保护壳外面时非常脆弱，比如蜗牛，所以它们的反应非常敏捷。软体动物头部的壳盖长在贝壳外，软体动物在移动时，处于身体正上方的壳盖就变成了先进的早期预警系统，软体动物听到危险的声音后，就可以迅速缩回壳内的安全地带。其实我猜测，很多物种的整个外壳叠加起来本身就是压力感应技术的体现。

如果你不希望手上被有毒的鱼叉刺得千疮百孔，那就千万别随意乱拾海滩上的鸡心螺——不管它们多么漂亮。地球上有600多种鸡心螺，其中一部分像蜜蜂一样叮人，其余的鸡心螺则会置人于死地，并且没有任何抗毒素可用。鸡心螺毒液中的毒性成分传播得既快又准，它们尤其能够瞄准特定的化学受体，同时还不影响任何个体，这种特性使其成为理想的人工合成物，用于即时降低心率或关闭痛觉感受器。

鸡心螺

有一种霸道的锥形物种叫僧袍芋螺，人们从20世纪80年代就开始对这个物种进行分析，之后开发出了镇痛药齐考诺肽，销售品名为“Prialt”。齐考诺肽通过封闭钙通道的神经，阻止疼痛感在体内传输，其药效比吗啡强千倍。齐考诺肽在2004年获批使用，它不会像吗啡一样使人上瘾，但会产生严重的副作用，所以齐考诺肽仅用于治疗无法治愈的慢性严重疼痛。鸡心螺毒液隔离的其他化合物在很多方面都有发展的前景，能够用于治疗癫痫、阿尔茨海默病和帕金森氏综合征。

轻蘸一下

有些软体动物即便没有外壳，也不会受到外界的伤害。裸鳃亚目动物是软体动物的一个子目，这类动物没有外壳，在进化过程中演变出了先进的交流方式和保护技巧，这些特质为仿生学设计提供了很多机会，令人惊奇。这类生物大约有3 000种，其中包括地球上（或者说海洋中）最漂亮的生物。它们的外表非常精致，呈现出千变万化的形态。有一种软体动物名叫西班牙舞娘，它猩红色的皱褶中夹带着白色，运动起来非常漂亮，就像一个舞者的荷叶边连衣裙。这种无壳的海参扭动整个身躯，旋转着，像跳舞一样缓慢前进。

裸鳃亚目动物西班牙舞娘

正如加利福尼亚大学圣迭戈分校斯克利普斯海洋学院的纳恩·克里基所描述的，这类软体动物简直就是一个化学实验室，能充分储存并循环利用它们的食物。它们外表绚烂的颜色和对肉食动物释放的毒性都源于它们对食物中化学物质的再利用。不可思议的是，裸鳃亚目动物十分喜欢叮到海葵身上弄点儿零食吃。科学家们最初认为，有一层黏液能够防止海葵被叮咬，后来发现裸鳃亚目动物进化出大量各不相同的化学物质（具体到能应对每一种海葵）能够中和各种食物的毒性。裸鳃亚目动物在此基础上又进化了一步，吸收了那些毒素之后用作自我防卫。麻醉师对这种化学机制十分感兴趣，期望能够更加深入地了解其内在作用方法，从而提高对病人痛感的控制。对人类来说，裸鳃亚目动物的气味闻起来各不相同，有的像柠檬，有的像西瓜，有的又像香草或花朵。研究员们正在识别是哪种化学物质触发产生了这些气味，同时还在研究它们悬浮在水中的黏液传递出了何种化学信息，哪些是关于危险的，哪些又是关于交配或者食物的。这些信号都沉积在黏液中，而黏液在水下一动不动，对于其他经过那里的裸鳃亚目动物来说，就像是在传递即时消息或者某种邀请——有点儿像是用黏液传递的邮件。这个特点能够在仿生学领域产生诸多潜在应用，其中包括抑制医用和工业化学反应过程中排放出的不良化学信号。

有一种现象让我感到尤为震惊，我们通常称为哑巴牲畜的那些动物身上蕴含着极为高超的智慧。举个例子，如果你把一小块食物放进一个螺旋口瓶中，再把这个瓶子放到一只章鱼的旁边，章鱼有办法拧开瓶盖吃到里面的食物。我知道一个故事，在一家知名的水族馆中有一只章鱼，等到晚上所有员工都离开之后，它从地面上穿堂而过，爬到旁边的鱼缸中，吃掉那里所有的鱼，然后在早上员工到水族馆上班之前再爬回自己的缸中。工作人员着实迷茫了好一阵子，最后通过红外线监测摄像机才弄明白他们的鱼为什么会平白无故地消失。

章鱼、鱿鱼、鹦鹉螺和墨鱼在无脊椎动物中被视为最聪明的几种。这些无脊椎的头足类动物是另一类软体动物，它们也是腹足类动物（包括海螺和蜗牛）的表亲。头足纲动物（Cephalopod）这个词在英文中指的是“头–足”，因为这类动物大部分都只有头部和很多腿，这些腿在蜗牛身上就变成一条单独的黏糊糊的脚。这类动物中有些仍旧生活在壳中，如鹦鹉螺，但其他则身体里带着一块壳（墨鱼），或者根本没有壳（章鱼）。

鱿鱼、章鱼和鹦鹉螺很早之前就发明了类似偏光太阳镜的东西，比人类早了亿万年。耶鲁大学奥斯本动物实验室的T·H·华特曼博士早在1950年就发现，头足类动物和很多鱼类、甲壳类、节肢类以及水生昆虫的眼睛中都具有专门的机体，能够分析光偏振。这种能力使得它们能够显著地降低强烈太阳光的照射。华特曼博士几十年来不断研究这种特别的能力，尽管偏光太阳镜最初是在1936年开发出来的，但毋庸置疑，开发者并不知晓他们的做法其实是模仿了海洋生物。从这种适应性很高的生物身上我们能学到很多东西，科研人员研究这些生物，从而优化当代的光学、电信设备和医疗设备。

我们已经看到，即便是花园中一只普通的蜗牛，都能教给我们纳米技术、优化平衡性、最大程度上减少对材料的使用、流线型、防御、伪装以及美学等方面的知识。谁知道接下来的几年中我们会发现什么，科学家们不断加强对深海探索领域的研究，深入研究软体动物的分子，但你不必变成一名生物矿化方面的专家、动物学家或者工程师后再去寻找有价值的仿生学方式解决之前的各种难题。只要我们睁大双眼，保持强烈的好奇心，任何人都能找到并开发出新的方法。储藏着大自然秘密的宝箱等着你去发现。

[1] 谢尔曼坦克是“二战”时美国开发、制造的坦克。它的坚固、可靠和耐久性享誉军界。——译者注。