@ 2016.04.24 , 10:30

皮纳斯给人类工程师带来的启示

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(Reuters)

有人说皮纳斯是地球生命进化中的一个奇迹。它在哺乳动物龟鳖目动物主龙类动物等不同生物的身体上独立演化出来。在准备体内受精之前,它必须极大地改变自己的机械功能,从一个用于排尿的松弛结构变为一个用于交媾的坚硬结构。

马萨诸塞大学研究助理教授Diane Kelly已潜心钻研皮纳斯二十余年。她目前正在研究羊膜动物(含包括人类在内的四足脊椎动物、鸟类和大部分爬行动物等)“菲勒斯的演化与形态”。

菲勒斯(拉丁语:phallus)指的是男性□□,特别是□□后的男性□□。Kelly在她2012年的TED talk中表示,菲勒斯对人类的科学技术发展有着极大的启示。


(TED Talk)

15世纪达芬奇绘制出人体解剖图,使我们对皮纳斯有了初步的了解。到了17世纪,荷兰解剖学家Regnier de Graaf的学生Frederik Ruysch依据尸体解剖造出了蜡质□□模型,展现其复杂的液压结构,证伪了当时盛行的“空气导致□□”理论。

现在我们知道,收到来自大脑的神经传动后,两条□□海绵体舒张,血液涌入并被固定在其中。此时尿道海绵体不膨胀,让□□得以顺利通过。完事之后,血液逐渐流出这片区域。

在某种程度上,皮纳斯与某些动物身上的水骨骼有相似的特征。蚯蚓和海葵可以通过转移体腔内的体液来调整软硬程度。但既然蚯蚓可以蜷缩,皮纳斯也能扭转,菲勒斯却为何不可弯折?

奥秘在于胶原蛋白。动物水骨骼中的胶原蛋白纤维为螺旋状排列。但□□白膜上的这些纤维的排列互相垂直:有的沿着皮纳斯的长度伸展,有的则环绕着皮纳斯。所以皮纳斯无法侧向弯折。

而且环绕皮纳斯的纤维的拉应力约为其余纤维的两倍。这么一来,充血时皮纳斯宽度基本不变,不会鼓成圆球。

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(SpaceX)

作为仿生学研究的一部分,皮纳斯的结构对医学应用,以及假肢、软体机器人等需要改边形状和硬度的工程设计有着极大的意义。仿生学创意百科Ask Nature已将皮纳斯列为“液压活动带来结构刚性”的范例。

硅谷公司Otherlab刚刚推出了“全液体膜基机器人Pneubotics”。公司主管表示,是皮纳斯的抗弯曲特性开导了他们。他们专门计算了密闭舱纤维之间的防扭曲夹角,赋予了机器人极轻的重量和极高的强度。

工程师们还应比较人类皮纳斯与动物皮纳斯之间的异同。大多数哺乳动物有□□骨。鳄目动物的泄殖腔内有根永远挺立着的菲勒斯,需要□□的时候才伸展出来。可以这么说,随着研究的推进,男性□□官对实际生活的影响将远超我们原先的想象。

本文译自 The Atlantic,由译者 zzjeff 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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