昆虫身上的蛋白质纳米小球激发了研发紫外线防护罩和隐形装置的灵感

叶蝉是一种常见的昆虫，经常出现在花园或农场中，被认为是农作物的害虫。它们在大多数方面都很不起眼，除了一个从未在其他昆虫身上发现过的独特特征--叶蝉身上会产生极其复杂的纳米颗粒，这种颗粒被称为"brochosomes"（球状蛋白质组织），看起来就像一个个小足球。这些中空的球体大约只有一个细菌的一半大小，充满了微小的孔隙，而且在世界上不同地区生活的不同大小的物种之间竟然是一致的。

"这让我们提出了一个问题，"该研究的主要作者黄德成说。"为什么会有这种一致性？拥有约600纳米、约200纳米孔隙的球状蛋白质组织的秘密是什么？这是否有什么作用？"

叶蝉产生的复杂纳米颗粒--球状蛋白质组织的显微镜图像 Lin Wang 和 Tak-Sing Wong / 宾夕法尼亚州立大学/知识共享

叶蝉会分泌出这些球状蛋白质组织，然后将整个身体包裹在其中，这似乎有一些好处。首先，研究人员发现这些颗粒具有超疏水性，可以保护叶蝉免受水和自身超粘的尿液的侵害。此外，它们似乎还能对光线产生奇特的作用，因此，宾夕法尼亚州立大学的研究人员开始在实验室里制造自己的"小肉球"，并对其进行测试。

制作如此微小的物体非常棘手，因此研究小组制作了更大比例的模型--当然"更大"是相对而言的，因为它们仍然只有 2 万纳米宽。然后，他们用不同波长的红外光照射它们，观察红外光与球状蛋白质组织的相互作用，他们发现这些微粒几乎能阻挡所有的光反射，这表明它们的主要作用是为昆虫隐身，以躲避捕食者。

这项研究的第一作者王林说："人们一直不清楚为什么叶蝉会产生结构如此复杂的颗粒。我们在实验室中利用高科技3D打印方法成功地制造出了这些蛋白质组织。我们发现，这些实验室制造的粒子可以减少高达94%的光反射。这是一个重大发现，因为这是我们第一次看到大自然做这样的事情，用空心颗粒以如此特殊的方式控制光线。"

研究小组说，虽然他们的比例模型是用红外线进行测试的，但球状蛋白质组织的大小适合用紫外线做同样的事情。这可能是它们达到目的的关键--鸟类和爬行动物用紫外线捕食，所以叶蝉可能会扰乱这些信号，以保护自己的皮毛。

这一发现不仅能让我们了解昆虫的聪明才智，还能帮助我们了解一系列新技术。研究小组认为，它可以改善收集太阳能的表面，制造散射紫外线的涂层，保护物体和我们的皮肤免受阳光的伤害。

"这一发现可能对技术创新非常有用，"王说。"有了调节表面光反射的新策略，我们也许就能隐藏人类或机器的热信号。也许有一天，人们可以根据叶蝉使用的技巧开发出一种热隐形斗篷。我们的工作表明，了解自然可以帮助我们开发现代技术。"

这项研究发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上。