這里是科學(xué)美國(guó)人——60秒科學(xué)系列,我是安妮·斯尼德
珊瑚礁是世界上生產(chǎn)力最強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)之一 。但珊瑚礁也處于嚴(yán)重危險(xiǎn)之中——?dú)夂蜃兓推渌{可能會(huì)使其滅絕 。但是研究人員想出了他們認(rèn)為可以幫助珊瑚礁的發(fā)明:3D打印珊瑚 。
珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的核心是珊瑚蟲和藻類的共生關(guān)系 。
“珊瑚蟲利用光進(jìn)行光合作用,因此微型藻類會(huì)進(jìn)入它們的組織內(nèi) 。這些藻類用光產(chǎn)生能量,之后能量被轉(zhuǎn)移到珊瑚蟲宿主身上 。珊瑚蟲宿主又反過(guò)來(lái)將某些副產(chǎn)品轉(zhuǎn)移給藻類,這樣它們就形成了共生關(guān)系 。”
劍橋大學(xué)的珊瑚礁科學(xué)家丹尼爾·旺普拉修特說(shuō)到 。
藻類和珊瑚蟲之間的這種緊密聯(lián)系,就是珊瑚礁生產(chǎn)力如此驚人的原因所在 。由于這種共生關(guān)系,珊瑚進(jìn)化出復(fù)雜的骨架和組織結(jié)構(gòu)來(lái)收集陽(yáng)光 。
“通常情況下,這種光會(huì)迅速衰減 。但通過(guò)珊瑚骨架后,光會(huì)被抽送并引導(dǎo)到更深的陰暗區(qū)域 。珊瑚用了很多技巧 。我們的研究工作借用了其中一些 。”
旺普拉修特為同事為珊瑚成像,分析它們的骨架和組織結(jié)構(gòu) 。他們隨后用3D生物打印機(jī)打造了一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu),模仿真實(shí)的珊瑚 。打印珊瑚由纖維素等生物材料制成,有藻類植入其中 。由于研究人員能夠很好地復(fù)制珊瑚結(jié)構(gòu),使得藻類瘋狂生長(zhǎng),其生長(zhǎng)密度大大超過(guò)了實(shí)驗(yàn)室正常情況的100倍 。
旺普拉修特表示,他們的3D打印產(chǎn)物可用作媒介,來(lái)種植產(chǎn)生生物能源的藻類,也可以作為研究珊瑚-藻類共生關(guān)系的工具 。
“當(dāng)然,與此同時(shí),有許多其他方法可以進(jìn)一步測(cè)量和改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù),以便在未來(lái)創(chuàng)造出類似人工珊瑚的東西 。因此這只是我們創(chuàng)造動(dòng)物宿主的第一步,但我們會(huì)繼續(xù)進(jìn)一步復(fù)制這種動(dòng)物-藻類共生關(guān)系 。我們計(jì)劃開發(fā)模型系統(tǒng) 。當(dāng)然,最終,這項(xiàng)技術(shù)能夠直接應(yīng)用于珊瑚礁的修復(fù)就更好了 。”
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