天天讯息：青蛙滑溜溜的舌头，是怎么粘住苍蝇的？

2022-08-06 08:02:12 来源：科普中国

说起青蛙捕食，你的脑海中一定会浮现出这样的场景：一只青蛙伸出长长的舌头，以迅雷不及掩耳之势，粘住在空中扑腾的苍蝇，然后快速收回口中。

(资料图片)

图片来源：gizmodo.com

哪怕没有亲眼看到过，但你应该很熟悉这个过程，因为这个场景被多次用来做成科普插画、小游戏、动画场景等等。当然，还有各种搞笑视频。

研究青蛙舌头的灵感，就来源于一则搞笑视频。

诞生于搞笑视频的青蛙研究

有一天，就职于佐治亚理工学院的生物物理学家Alexis C. Noel（以下简称诺埃尔）正在网上冲浪，刷到了这么一个视频：

视频动图。图片来源：ThumbPress

这个视频很火，起码在2011年的时候是爆款，播放量在油管上达到了1300w。短短的26秒中，一只青蛙正在吐舌头攻击手机屏幕里的蚂蚁，想要吃掉它们……

一个想法在诺埃尔的脑海中一闪而过：青蛙是怎么迅速地用舌头粘住虫子的？她觉得这是一个值得研究的问题。

于是诺埃尔做的第一件事，就是跑到亚特兰大动物园，用高速摄影机拍下各种青蛙捕食虫子的视频。这个倒霉的虫子正是蟋蟀。

图片来源：文献1

通过对视频进行分析，她发现，一只青蛙在0.07秒内就可以捉到一只蟋蟀。换句话说，如果你眨眼需要0.2秒，那么在你眨眼之间，它就可以捉3只蟋蟀了。

图片来源：文献1

青蛙用来捕食的舌头不仅速度快，力量也大。在这短短的一瞬间里，舌头的加速度能达到重力加速度的12倍。也就是说，一只小小的蟋蟀在被青蛙舌头攻击到的一瞬间，就像被一元硬币砸到了。

蟋蟀重量也就0.7克左右，而一个硬币大约是5克，如果你是那只蟋蟀，你感受到的力相当于被几个两百斤的胖子压在身上。

粘糊糊的青蛙舌头，神奇在哪里？

大家一定很好奇，用手摸青蛙粘糊糊的舌头是什么感觉，诺埃尔也很好奇。于是，她用手去测试了一下，嗯，果然很粘。

图片来源：文献1

具体什么感受，诺埃尔是这么说的：摸起来就像棉花糖或嚼过的口香糖。

青蛙的舌头粘不是因为舌头本身，而是因为舌头上粘液腺分泌的、像水凝胶一样粘附着的唾液。所以诺埃尔和同事从各种青蛙和蟾蜍的嘴中弄下来粘糊糊的唾液，作为实验样本进行测试。这些唾液的厚度是人类唾液的7倍，最厚达到了0.7mm。

右侧是青蛙唾液，左侧是一个参考物。图片来源：文献1

为了进一步分析，诺埃尔从大学生物课上解剖过的青蛙嘴里，把舌头弄出来，然后一点点地用勺子慢慢地刮唾液。光是弄唾液这件事，就花了好几个小时……

图片来源：文献1

然后把这些唾液放到椎板流变仪（一种测试液体粘度的仪器）上测试，结果显示这些粘液的粘度达到了70pa/s。你可能对这个数值不太敏感，换算一下，它代表着青蛙唾液粘度是人类的50000倍。是不是感觉很恐怖……

图片来源：文献1

青蛙口水的粘度，还会变来变去

但其实，青蛙唾液只有在某种情况下才这么粘，其他时候粘度则不太高。为什么会这样？

因为这些唾液兼具了流体和固体的性质。你也许听过这么一个概念——非牛顿流体。简言之，流得越快，粘性就越低。对的，青蛙的口水也是非牛顿流体。

在青蛙吐出舌头，碰到蟋蟀的时候，唾液的粘性会降低 100 倍，然后口水会完全包裹住蟋蟀，进入其每一个缝隙。

当青蛙舌头开始往回拉的时候，相对而言，收回的速度比伸出去的速度慢了不少。这时候，粘液变得非常粘稠，蟋蟀就被完全粘在了舌头上。

这种感觉就像你在刷墙一样，如果刷墙的速度很快，会感觉很顺畅，但如果慢到一定程度，就会有一种粘糊糊的感觉。

问题来了，既然唾液这么粘，青蛙是怎么把它吞下去的呢？

答案是——用眼珠子来帮助吞咽。科学家用X光机观察青蛙的吞咽场景，发现当蟋蟀进入了青蛙口中，青蛙必须把蟋蟀松开。

青蛙吞咽蟋蟀前。图片来源：文献2

青蛙吞咽蟋蟀后，注意眼珠子的位置变化。图片来源：文献2

这时候，青蛙的眼珠子会往回缩，通过眼部肌肉带动紧密相连的口腔肌肉，把食物推进去，来帮助吞咽。这就是青蛙用舌头捕食的秘密。

为什么要研究这么一个“无聊”的东西？

青蛙利用口水捕食，看起来是个很无聊的研究，不过说到这，就得提到诺埃尔的导师胡立德，他本身就是一个做无聊研究的教授，比如哺乳动物尿尿都是21秒……甚至他还得过搞笑诺贝尔奖。有人问他，搞这些研究不是浪费经费吗？他回应：我就是这个国家最浪费的科学家！当然也只是调侃而已。

回到青蛙捕食的问题，这个研究最有可能用到的地方就是研究出一种高速粘接的可逆胶水，即可以通过控制速度达到不同粘性的胶水，在需要粘东西的时候跟502胶一样，而在需要脱落的时候能马上失去粘性。

有的科学研究做出来就能发挥价值，叫应用科学；有的科学研究可能要十年甚至几十年后才能发挥价值，叫基础科学。研究青蛙的舌头属于后者，这也就是研究“无聊”科学的意义。

参考文献：

[1] Noel A C, Guo H Y, Mandica M, et al. Frogs use a viscoelastic tongue and non-Newtonian saliva to catch prey[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2017, 14(127): 20160764.

[2] Hammerman DL. 1969The frog tongue: I. General development and histogenesis of filiform papillae and mucous glands in Rana catesbeiana. Acta Zool. 50, 11–23.

本文由科普中国融合创作出品，苏澄宇制作，中国科学院计算机网络信息中心监制

关键词：一只青蛙非牛顿流体