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动物世界总能带来惊喜，即便是最令人不适的部分。加拿大和新加坡的研究人员发现，绒虫粘液中的一种成分可能彻底改变高性能聚合物的设计，使其比现有版本更加可持续。
“我们一直在研究绒虫粘液，将其作为启发新型粘合剂和可回收塑料的模型系统，因为它能够可逆地形成强韧的纤维，”麦吉尔大学化学家 Matthew Harrington 解释道。他与南洋理工大学（NTU）的 Ali Miserez 共同领导了这项研究。
绒虫（属 _Onychophora_）是一种生活在潮湿森林中的小型毛虫状生物。尽管包括蜘蛛和贻贝在内的多种生物都会在体外产生基于蛋白质的粘液物质，但绒虫的粘液却与众不同。它由蠕虫头部两侧的专门乳头分泌，并在捕捉猎物或自卫时喷射而出，迅速从粘稠的粘弹性凝胶转变为坚硬如尼龙的玻璃状纤维。
当这些坚硬的纤维溶解在水中时，它们会恢复到其生物分子前体状态。令人惊讶的是，随后可以从溶液中重新拉出新的纤维——这意味着纤维自组装的指令“编码”在前体本身中，Harrington 解释道。
此前，这种可逆性背后的分子机制鲜为人知。然而，在当前的研究中，研究人员使用蛋白质测序和 AI 引导的蛋白质结构预测算法 AlphaFold，识别出粘液中的一种特定高分子量蛋白质。这种蛋白质被称为富含亮氨酸的重复序列，其结构与一种称为 Toll 样受体（TLR）的细胞表面受体蛋白相似。
“我们现在揭示了 TLR 蛋白的一个非常不同的功能，”Miserez 表示，他在南洋理工大学的材料科学与工程系工作。“它们在分子水平上扮演结构性和机械性的角色，可以被视为一种‘胶水蛋白’，将许多其他粘液蛋白聚集在一起，形成宏观纤维。”
研究团队的假设是，纤维形成的可逆性基于几种粘液蛋白之间的受体 - 配体相互作用。尽管 Harrington 承认验证这一假设仍需大量工作，但他指出，这种结合在包括细菌、植物和动物在内的许多生物群体中是一个已被充分描述的原理。它对细胞粘附、发育和先天免疫也至关重要。“如果我们能确认这一点，它可能为制造高性能、无毒且可回收的（生物）聚合物材料提供灵感，”他告诉《物理世界》。
