蜗牛以其黏液著称。这种黏液因具有抗炎和抗衰老功效,在部分护肤品中备受青睐。蜗牛能分泌多种黏液,每种都针对特定功能量身定制。德国科学家团队近日在《科学》杂志发表论文,揭示了蜗牛实现这种"可调性"的配方:胶原蛋白与钙协同作用,共同决定黏液的不同力学特性。

蜗牛黏液的主要成分是水,赋予其黏稠质地的是黏蛋白(糖蛋白)和复杂碳水化合物。除用于化妆品外,黏液在药物递送领域也潜力巨大。2020年,科学家发现将普通花园蜗牛的黏液与金纳米颗粒结合,可加速小鼠伤口愈合并发挥抗炎作用。与本次研究最为相关的是2023年一项针对花园蜗牛黏液的研究,该研究识别出三种不同类型的分泌黏液:一种用于保湿护肤,一种充当黏合剂,还有一种作为润滑剂帮助蜗牛更顺畅地滑行。

研究团队将研究对象锁定为丛林蜗牛(学名Cepaea nemoralis),原因在于这种蜗牛能分泌五种功能各异的黏液,是理想的研究对象。与花园蜗牛类似,其中一种起润滑作用以辅助运动,另一种为黏附性黏液帮助蜗牛附着于各类表面。此外还有一种称为"口盖"的黏液层,蜗牛在冬眠时分泌,其中含有方解石,能有效封闭壳口,保护蜗牛免受天敌侵害和恶劣环境影响。

丛林蜗牛在受到干扰时还会分泌两种不同的防御性黏液。一种是类似某些软体动物分泌的黏稠黄色黏液,具有极强的抗断裂和抗撕裂性能;另一种是泡沫状物质,科学家认为其作用是覆盖并驱逐小型天敌,或将其从壳中冲走。

研究人员综合运用蛋白质组学、X射线荧光、X射线衍射、冷冻扫描电子显微镜和液相色谱等多种技术,对五种黏液进行了全面分析。结果发现,五种黏液的蛋白质组成相似,IV型胶原蛋白是主要结构成分。决定各类黏液独特力学性能的关键,在于蛋白质含量的差异以及无定形碳酸钙(ACC)的加入。两种防御性黏液的蛋白质含量最高。

研究人员由此得出结论:"这些结果表明,蛋白质被用于调节交联程度,进而影响网络密度,对黏液的力学性能产生直接影响。每种黏液类型都呈现出独特而复杂的层级结构,受黏液材料加工过程的影响。"

此外,钙"与黏液一同被主动分泌,既可作为交联的离子来源,也可作为强化结构的矿物前体"。

来源:《科学》,2026年。DOI: 10.1126/science.adx7367

Q&A

Q1:蜗牛黏液为什么能用于护肤品?

A:蜗牛黏液含有黏蛋白和复杂碳水化合物,具有抗炎和抗衰老功效,因此在护肤品中颇受欢迎。研究还发现,将蜗牛黏液与金纳米颗粒结合,可加速伤口愈合并发挥抗炎作用,未来在药物递送领域也有较大潜力。

Q2:丛林蜗牛的五种黏液分别有什么用途?

A:五种黏液功能各异:一种是润滑剂,帮助蜗牛滑行;一种是黏合剂,帮助蜗牛附着于表面;一种是冬眠时分泌的"口盖",含方解石,用于封闭壳口抵御天敌和恶劣环境;另外两种是防御性黏液,一种黏稠耐撕裂,另一种呈泡沫状,用于驱逐小型天敌。

Q3:蜗牛黏液的力学性能是如何调节的?

A:研究发现,五种黏液共享相似的蛋白质组成,IV型胶原蛋白是主要结构成分。不同黏液的力学性能由蛋白质含量的多少以及无定形碳酸钙的添加量共同决定。钙与黏液一同被主动分泌,通过调节蛋白质交联程度和网络密度,最终影响黏液的物理特性。

Ars Technica