科学家发现北极熊皮毛油腻的秘密

一个国际科学家小组揭开了冰不粘北极熊皮毛的秘密--油脂。 这种天然防御有助于这些北极掠食者在地球上最严酷的环境中生存。

通过分析六只野生北极熊的皮毛样本，研究人员发现了一种关键成分：皮脂，一种覆盖在毛发上的油脂物质。 皮脂由胆固醇、二酰甘油和脂肪酸组成，能形成一层保护屏障，防止冰附着在毛皮上。

这一发现不仅加深了我们对北极熊适应性甚至因纽特人生态知识的了解，还具有潜在的实际应用价值。 北极熊皮脂的合成版可用于防冰涂层，包括用于冬季运动的高级滑雪板皮。

都柏林圣三一学院化学学院和爱尔兰安博研究中心（AMBER Research Ireland Centre）的博士候选人朱利安-卡罗兰（Julian Carolan）是这篇期刊文章的第一作者，该文章今天（1月29日）作为封面故事发表在国际权威期刊Science Advances上。

他说："我们测量了冰的粘附强度，这是衡量冰与毛发粘附程度的有用指标；疏水性，这决定了水在结冰前能否脱落；以及结冰延迟时间，它简单地显示了一滴水在特定表面的特定温度下结冰所需的时间。 然后，我们将北极熊毛发的性能与人类毛发和两种人类制造的专业"滑雪板皮"的性能进行了比较。"

挪威斯瓦尔巴群岛，用 FLIR E75 24o 红外热像仪（爱沙尼亚 FLIR Systems OÜ）拍摄的北极熊隔热毛皮。 图片来源：© Jon Aars， Norsk Polarinstitutt

"皮脂很快就被认为是产生防冰效果的关键因素，因为我们发现头发洗净后，粘附强度会受到很大影响。 未经清洗、油腻的毛发使冰更难附着。 与此相反，当北极熊的毛发被洗净并去掉大部分油脂后，它的表现与人类的毛发相似，不管是洗净的还是油腻的，冰都很容易粘在上面。"

这一发现促使研究小组对北极熊的皮脂进行了详细的化学分析。 除了确定主要成分（胆固醇、二酰甘油和脂肪酸）之外，他们还惊讶地发现"角鲨烯"并不存在。 这种脂肪代谢物存在于人类的毛发和其他水生动物（如海獭）的毛发中，这表明从抗冰的角度来看，北极熊毛发中缺少这种物质是非常重要的。

三一学院化学学院助理教授、爱尔兰皇家学会-科学基金会大学研究员理查德-霍布斯博士是该期刊文章的资深作者。 他补充说："生活在极地栖息地的动物已经成为开发新型防冰材料的灵感来源。"

"例如，麦吉尔大学的安妮-基茨格（Anne Kietzig）研究小组最近发现，巴布亚企鹅羽毛的分层结构使其具有防冰特性，这种特性依赖于羽毛结构而不是羽毛油涂层。 我们的研究表明，北极熊的皮毛提供了另一种策略，即利用皮毛皮脂或毛脂中特有的脂质混合物制造防冰表面。这项工作不仅是对北极熊皮脂成分的首次研究，而且还解决了为什么北极熊不会结冰的问题。 尽管北极熊拥有厚厚的隔热脂肪和皮毛层，而且在零度以下的温度下长时间泡在水中，但由于北极熊皮毛上的冰附着力很低，皮毛油脂似乎为北极熊在结冰时轻松脱落冰层提供了天然途径。我们期望北极熊产生的这些天然脂质涂层能够帮助我们开发出更可持续的新型防冰涂层，从而取代像全氟辛烷磺酸（PFAS）这样一直被用作防冰涂层的有问题的'永久化学品'"。

除了结构上的解释，这些有趣的发现还有助于我们更好地理解北极熊和本土因纽特人的狩猎行为。

卑尔根大学的博迪尔-霍尔斯特教授是这篇期刊文章的资深作者。 她补充说："北极熊的主要狩猎策略之一是'静止狩猎'，它们一动不动地躺在海冰上的呼吸孔旁，等待海豹浮出水面。 静止狩猎经常发展成'水上潜行'，北极熊用后爪滑入水中追捕猎物，冰的附着力越低，产生的噪音越小，滑行的速度越快，声音越小。我们的发现还有助于我们了解因纽特人模仿北极熊静止狩猎方法优化狩猎策略的微妙步骤。 因纽特人的狩猎凳有时会在脚上套上北极熊皮毛，以避免在冰上移动时产生噪音，而人们有时还会穿上'北极熊长裤'，确保与冰面的整个接触区域都覆盖着低冰附着力的北极熊皮毛，以达到最佳降噪效果。"

值得注意的是，传统的因纽特人制备方法通过确保不清洗皮毛覆盖的一面来保护皮毛上的皮脂。 这与狐狸皮等不同，狐狸皮传统上会用皂石或干粘土擦拭毛发的一面。

编译自/ScitechDaily