苍蝇仿生学

苍蝇仿生学
人们所熟悉的苍蝇，是一种常见的昆虫。

种类很多如：绿蝇、家蝇、麻蝇、红头蝇等。

由于它是带菌者，能传播很多疾病，是四害之一，为消灭对象。

但是从仿生学角度来看，苍蝇的许多结构是很精巧的，是很好的生物原型，是值得我们研究和模仿的。

许多人认为令人望而生厌的苍蝇无论如何也不能与现代科学技术事业联系起来，但仿生学却把它们紧紧地联系在一起了。

苍蝇为人类做出了的伟大的贡献。

下面，让我们一起来看看，令人讨厌的苍蝇到底是如何给人类带来各种各样的奇思妙想呢？
为什么苍蝇的嗅觉如此灵敏
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。

苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。

但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

它头上的一对小小触角，就分布3 600个嗅觉感受器，每个嗅觉感受器又有上百个感觉神经元。

若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。

大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。

因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。

这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。

就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。

这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。

这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。

利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。

这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。

苍蝇有强大的味觉吗
嗅觉味觉感受器只需同气体接触便可，而味觉感受器必须接触物体才行。

苍蝇的口上和腿上长满了茸毛，茸毛是由两个感盐细胞、一个感糖细胞和一个感水细胞组成的，因此，茸毛对甜味有着特殊的“爱好”。

人们根据这个原理，仿制了预测糖尿病的仪器。

另外，这四个感受细胞能各自把得到的信息输入大脑，当苍蝇跟物体一接触，便能分辨能否食用。

在这个基础上，人们又制成了气体分析仪，用来分析航天飞机中气体的成分，检测潜水艇中、矿井中的有毒气体。

为什么说苍蝇是优秀的飞行员
话说苍蝇在危急时刻，能很快脱离危险，这又是什么原因呢？科学家研究后发现，原来是翅楫在起作用。

翅楫位于苍蝇的后翅位置，是后翅退化后形成的，形状与哑铃有些相似，能使他飞行保持身体平衡和纠正方向，所以翅楫又叫平衡棒，翅楫以每秒300次的频率振动，如果身体发生倾斜和偏离方向，振动平面发生变化时，平衡棒的基部感受器就会感受到，并且立即传递给大脑中枢神经，从而迅速平衡身体并纠正方向。

因此，苍蝇能往后“开倒车”，很快飞离“危险区”。

楫翅的作用不仅能使苍蝇脱离危险，还能为它本身导航呢！它能够保持苍蝇的飞行方向，使它不至于在原地兜圈子。

人们根据这个原理仿制了振动陀螺仪，后又成功地研制了振弦角速度陀螺和振动梁角速率陀螺，这种导航仪现已用于高速飞行的火箭和飞机，有效的避免在大幅度翻滚和急转弯时栽跟头，使飞机和飞行着的火箭的稳定度提高。

苍蝇的眼睛有多强大
一只灰色的苍蝇停在桌面上，当你用手去捕捉它时，你会发现你的手还未落下，它早已飞离了这块“是非之地”。

这一切是怎样发生的呢？科学家通过对苍蝇眼睛的研究发现，苍蝇头部的两侧，有1对复眼，在复眼之间有3个单眼，排列成三角形，这是苍蝇的视觉器官。

它在取食、集群、繁殖、避敌和决定行动方向等各种活动中起着重要的作用。

单眼是由一个角膜透镜和下面的许多视网膜细胞组成，周围有色素。

它只能感光，不能构成物象。

复眼结构很复杂，它是由4000个小眼构成，每个小眼可分为集光和感光两部分。

集光部分包括每一个小
眼的表面有六角形透明角膜及角膜的下面有4个晶体细胞，其晶体细胞内充满了自己分泌的晶体，它具有折光作用。

感光部分包括在晶体细胞下面的小网膜，它由7个视觉细胞组成。

视觉细胞为长形，纵列在小眼中轴的周围，内侧形成视小杆，视杆外端与晶体细胞相接，内端与视神经相连。

另外在晶体细胞与小网膜周围各有一组色素细胞，用以遮蔽侧射进来的光线，每一个小眼的中轴互相成1—3°的角度，合在一起就形成了半球状的视野。

研究证明，苍蝇的每个小眼都能看到物体的一部分，因此所得的物象互相结合，便形成一种“镶嵌的影象”，苍蝇借此视物。

苍蝇的眼睛是由许多六角形的视觉单位（即小眼）构成的。

这种复眼具有很高的时间分辨率，它能把运动的物体分成连续的单个镜头，并由各个小眼轮流“值班”。

根据苍蝇的复眼的原型，人们已仿制成新型照相机，起名就叫“蝇眼照相机”。

该照相机的镜头，是由1329块小透镜粘合而成，用它拍摄物体，一次可得1329张相片，分辨率可达4000条线/厘米。

该机可用来大量复制电子计算机精细显微电路。

另外这种眼的结构不仅对运动着的物体感觉敏锐，而且可以依据每一个小眼的变化角度测出运动物体的速度。

按此原理，现已仿制成一种光学测速议，用来测量运动物体，如测飞机等的速度。

苍蝇的眼睛能看见紫外线，但人和其他热敏元件却看不见紫外线。

所以，人们又仿制了“紫外眼”，这种“紫外眼”在国防上有重要作用。

在立体电视显示系统中，目前又模仿蝇眼制成一种复合阵列，它通过景物的三维虚象，使其立体象不会因观察角度不同而变化，从而解决了人站在旁边看电视，显示出的物象不成立体的缺点。

苍蝇这么脏，为什么没生病
1只苍蝇身上通常携带超过60种的病菌，而苍蝇体内携带的病菌更多。

令人惊奇的是，苍蝇本身为什么不会被这些细菌感染呢？科学家通过研究，发现苍蝇有绝妙的防病高招：一是对进入体内的食物进行快速处理，一般只需7~11 s 就吸收了养料，随吃随排，细菌在其体内没有繁殖的机会；二是一旦遇有快速繁殖能力的细菌，它就排放具有抗菌作用的蛋白，快速消灭这些病菌。

据测定，这种蛋白只需0.01％的浓度，就能杀死多种病菌，比青霉素强百倍。

人类长期使用抗生素会产生抗药性，而苍蝇身上的病菌却没有形成对抗“抗菌蛋白”的能力。

最近，科学家已成功地从苍蝇体内分离出能够抑制多种病原菌和抗病毒的菌肽，有望制造出让病菌不能产生抗药性的新型抗生素。

苍蝇为什么可以在玻璃上垂直行走
科学家通过研究还发现，苍蝇不仅能够在光滑的玻璃平面悬重行走，而且选择的都是到达目的地的最短路线。

正常情况下，苍蝇即使一时看不见物体的形状，也能够轻松自如地找到最佳的行走路线。

原来，苍蝇有适合于在垂直玻璃上行走的特征。

它的6只脚上，各有一个“爪”，在爪的基部还有一个被一排茸毛遮住的爪垫盘。

当苍蝇在玻璃片上走动，脚部茸毛尖处便分泌出一种液体，经分析，这种分泌物是由中性脂质物构成的，具有一定的粘附力。

此外，蝇类的爪垫盘是一个袋状结构，内部充血，下面凹陷，其作用犹如一个真空杯，便于吸附在光滑的表面上或倒悬其上。

为了确定脂质分泌物的作用大小，科学家让苍蝇在浸有乙烷过滤液的玻璃片上行走，同时测定其粘合力，结果仅为有脂质分泌时的1／10，这说明，在玻璃与茸毛间，该脂质的表面张力发挥了粘附剂的作用。

苍蝇接触玻璃表面的茸毛，与使用几只脚站立有关。

因此，苍蝇在玻璃上的粘附力与站立脚只数成正比关系，即接触玻璃面的脚愈多，其粘附力愈强。

苍蝇的这种能力，提示科学家将来设计出能够在任何复杂的地面上行走和工作的机器人。

目前，我们从苍蝇中获得的仿生科学原理，还不是太多，小小的苍蝇上还有更多的奥秘等待我们发掘。

由此可见仿生学无处不在，我们不应忽视生活中的任何小细节，在不久的将来，苍蝇作为我们的“老师”，一定会给我们带来更多好处。