你討厭蒼蠅嗎?講究衛生,消滅蒼蠅孳生的環境,它們就會遠離。你環境臟亂差,蒼蠅就會主動光顧,幫你消化垃圾和污物。看樣子,世界不能沒有蒼蠅,沒有了它們,那些以蒼蠅為食的動物還不餓死?靠蒼蠅傳粉的植物還不絕種?但人的居所和公共場所最好沒有蒼蠅,有蒼蠅肯定是不衛生。
食物鏈需要蒼蠅,人又要消滅蒼蠅,這真是一道難解的怪題。既然人還要同蒼蠅相處,我們不妨打破傳統觀念,用另類眼光觀察蒼蠅,看看它到底有哪些存在的理由?
高效蛋白工廠
蒼蠅是腐食性的昆蟲,繁殖能力驚人。一只雄蠅找到一只雌性蠅,它就會在飛行中抓住雌蠅,迫使它著陸,然后將精子輸入雌蠅體內,幾天之后雌蠅會在一個溫度適宜的地方產卵,它一生可產卵6次,一次可以產80多枚,12小時之后卵就孵化出幼蟲了,也就是我們俗稱的蛆。這時幼蟲吸取營養,迅速長大,然后它們的動作緩慢下來,蛆變成了桶狀的蛹,幾天之后它們的蛹皮破裂,新蒼蠅就這樣誕生了。
一對蒼蠅,一個夏季能繁殖2億多個子孫,生殖能力之大,除細菌外沒有哪種生物能同它相比。科學家研究發現,蠅蛆在糞便里鉆來鉆去,并不吃糞便中的食物殘渣,而是在吞食糞便中的細菌菌體。人和動物的腸道中生活有大量的微生物,其中大部分是與人共生的益生菌,也有一些病原菌。人的排泄物中,菌體要占干重的1/3,新鮮的排泄物中除水和沒有消化的食物殘渣,主要是菌體。菌體含有大量的蛋白質、脂肪和糖,營養豐富,所以,以細菌為食的蛆生長特別快。
人們利用蒼蠅生物量大的特點,養殖蒼蠅生產動物性蛋白質,收益顯著。據統計,1千克豬糞或雞糞,能養1.8萬條蠅蛆,1只飼養籠可養1萬只蒼蠅。一個勞動力在農業勞動之余,可照料30只蒼蠅飼養籠,每天可產出15~25千克蛆,用作蛋雞的蛋白質飼料,生產1千克雞蛋成本才幾角錢,雞蛋的品質和等級也大大提高。蠅蛆含60%的蛋白質,15%的脂肪,還有一些維生素、生物素、生長素,比豬、牛、羊動物蛋白營養價值高出幾倍。蛆經過滅菌、除臭、脫水,可以制成濃縮蛋白質,作食品添加劑,也可做生產醬油、味精的原料,成本低廉。
人類食用蠶蛹已有相當長的歷史,實踐也證明蠶蛹是不可多得的補品。據說蠅蛆的營養價值完全可同蠶蛹媲美,但食用蠅蛆,人類的情感恐怕難以接受。但如果對蠅蛆進行無菌培養,它的味道同蝦仁差不多,但成本只及蝦仁的幾十分之一。蒼蠅是高效的蛋白質生產廠,它的生產工藝比菌體蛋白生產要簡單得多,生產成本特低,養蛆是一項有大利可圖的生產事業。無菌蠅蛆還可以用于醫療,用它們啃食傷口的病菌和腐爛組織,勝過任何療傷藥物,它們的分泌物還有益于傷口的痊愈。
新型抗菌模本
在腐爛腥臭垃圾中生活的蒼蠅,為什么不生病呢?早在上世紀60年代,科學家就對整日在腥臭和腐食中穿梭的蒼蠅感興趣。他們捉來很多蒼蠅,在解剖放大鏡下將腸道一個個取出來,研磨成漿液,從中分離到一種小分子蛋白質。將它滴在傷寒、霍亂、痢疾、腦炎、腸炎等病菌的培養基上,生長得好好的病原菌大部分溶化死去了。就是這種殺菌蛋白,使蒼蠅身在病菌中,從來不生病。
人類在對付疾病上,一直將抗生素當成靈丹妙藥,一受感染就用抗生素,甚至連動物飼料中也不忘放進抗生素。由于抗生素的濫用,病菌的抗性基因越戰越勇,很多抗生素在病菌面前已沒有了威力,這令醫學家大傷腦筋。為了尋找新的抗菌藥,上世紀70年代,瑞典科學家鮑曼領導的科學家小組,開展對昆蟲免疫的研究。高等動物的免疫防病是由免疫系統擔當的,昆蟲有沒有免疫細胞呢?他們對蠶蛾接種細菌,看它們能釋放出什么防御物質。在蠶蛾的血淋巴中沒有找到免疫細胞,卻分離得到兩種多肽,正是它們殺死了接種的細菌,科學家將這些殺菌蛋白質定名為抗菌肽。
進入21世紀后,對抗菌肽的研究步伐加快,科學家從不同的生物體內誘導分離獲得的抗菌肽已有500多種,僅從昆蟲中分離到的就有170多種。科學家已經知道,抗菌肽是生物體內經誘導產生的小分子蛋白質,由20~60個氨基酸化合而成,分子量在2 000~7 000,所有的抗菌肽都有生物活性,它們很容易溶解在水中,對多種病菌都有殺滅作用,是一種廣譜的殺菌物質。它們專門對付原核細菌和病變的真核細胞,對人十分安全。我國科學家用純化的柞蠶抗菌肽攻擊宮頸癌細胞和陰道滴蟲,殺傷力明顯。抗菌肽還能有效殺死人體寄生蟲,對采采蠅體內的原蟲也有毒殺作用,給非洲大陸萊姆病的治療帶來希望。現在,已有多種生物工程抗菌肽進入臨床試驗,效果十分喜人。它們不是直接從蠅蛆中提取的,但蒼蠅是抗菌肽鼻祖的發現地,為對付微生物的抗藥性蒼蠅功不可沒。
仿生蠅眼探測
昆蟲的頭部都有5只眼睛,3只單眼,2只復眼,蒼蠅也一樣。從生物課知道,單眼只能感知光線的強弱,兩只半球形的復眼才是蒼蠅的視覺器官。在顯微鏡下觀察復眼的裝片,它是由一個個六邊形和四邊形的小單位組成的,這些“小眼”有4 000多個。據科學家研究,蒼蠅的每一個“小眼”都是一個小透鏡,有獨立的光學系統,有通向視中樞的感光細胞,也就是說每一個“小眼”都能成像。科學家根據這一原理,在上世紀就制造出了蠅眼式相機,它的鏡頭由上千個小鏡頭粘合而成,閃光一次能得到無數相同的像片,用于制版印刷可以大大提高工效。
深一步研究發現,如果把每一個“小眼”的光信息整合,能形成全視場的圖像。蒼蠅正是靠復眼,獲得比人眼分辨率高得多的運動視覺信息。實驗表明,一個物體擺在人眼前0.05秒,人方能看清它是什么,而蒼蠅的復眼只要0.01秒就能看清了,判定的速度是人眼的5倍。蒼蠅的“小眼”從不同的視角掃描,經視中樞分析,能很快確定目標的位置和速度,對運動著的物體有極好的探測和跟蹤本領。美國科學家用這一原理,制造了宇宙射線探測器,它由880個人造“小眼”相互聯結,對天空進行全天候地觀測,記錄高能宇宙射線的運動軌跡,為天文學家提供各種天體的信息。
蠅眼雷達是人研究復眼結構的又一科學成果。它將“小眼”多元程控排布,用于監測、跟蹤空中的飛行器,比原先的蛙眼雷達要靈敏得多。最近,科學家又將“小眼”發展成只有幾十個原子的晶格結構,制成的感覺元件,大小同小型的探頭相當,裝配成的智能制導系統用在導彈上,使命中的精確度大為提高。
科學家還對蠅眼視神經葉結構進行電子模擬,還研制出一種像素光學傳感器(視覺芯片),裝在機器人頭部,使輪式機器人能像動物一樣直線向前走。
飛行技巧啟示
能飛的昆蟲,大多有高超的飛行技巧,蒼蠅更是昆蟲中飛行的高手。至今為止,科學家對蒼蠅的飛行本領還沒有研究透徹。蒼蠅能靈活地在空中直飛,在空中振翅停留,在空中急轉彎,退著飛,還能在空中盤轉翻筋斗。這些復雜的高難飛行動作,人造飛行器無法與之相比,里邊的物理學原理也高深難測。經過多年的探索,科學家只搞清了蒼蠅復雜飛行中保持平衡的秘密。在蒼蠅的一對翅膀下,各有一個針頭大小、樣子像啞鈴的楫翅,也叫平衡棒。蒼蠅在飛行時,楫翅以每秒330次的頻率振動。飛行時如果身體發生傾斜或仰府,將要偏離航向,楫翅就會扭轉振動,并向大腦報告,神經反饋調整肌肉的收縮,就能確保飛行的安全。科學家根據楫翅的調節原理,設計了一種陀螺儀,安裝在飛機和火箭上。它像一只音叉,兩臂四周的電磁鐵,使音叉發生固定振幅和頻率的振動,好像楫翅的振動一樣。有了它,飛行器就能自動糾正航向,也能自動保持平衡。
現在,科學家正對蒼蠅的飛行技巧進行深入研究,例如,蒼蠅是怎樣實現急轉彎的?如果搞清其中的原理,用在飛機上,當飛行時遇到前方的大山,來一個急轉,就可以避免撞機事故的發生。蒼蠅在飛行中能在空中振翅停留,如能搞清其中的原理,對飛行器進行仿生設計,遠程飛機的空中加油就會變得很簡單。
逐臭原理有用
蒼蠅的嗅覺特別靈,蒼蠅能嗅聞到50千米以外的腥臭味,比獵狗的嗅覺還要靈敏。但它們只對腥臭感興趣,對其他一些氣味卻有點麻木。科學家已研制出模仿狗嗅覺的電子鼻,但對蒼蠅的嗅覺原理卻沒有進行深入的研究。如果搞清蒼蠅對化學氣味分子的接收原理,將信息轉變成電脈沖,制成氣體分析儀,用于化學毒劑、有害氣體、特殊氣體的鑒別,在化工生產、國防和宇航上將大有用武之地。
美國科學家正在訓練蒼蠅嗅炸藥、嗅地雷。將微型的無線電發射器裝在蒼蠅身上,當它探測到地雷或炸藥后,發射器就會主動發回信號,接收機就能定位地雷或炸藥的位置,然后再進行人工清除。這種蒼蠅偵察兵不但能在戰場上發揮作用,還能用在反恐活動中,對防不勝防的定時炸藥、殺手汽車、人體炸彈,蒼蠅偵察兵都會盯上,可以大大減少恐怖組織對無辜平民的傷害。利用蒼蠅嗅覺靈敏、快速的特性制成的小型氣體分析儀十分靈敏。這種儀器現已裝置在航天飛船的座艙內,為揭示宇宙的化學成分而工作。小型氣體分析儀也可用來測量潛水艇和礦井里的有毒氣體,及時發出警報,保護員工的生命安全。