鳥飛機
青蛙-電子蛙眼
鯊魚潛艇
變色龍-素裝
鯨魚-增加船的速度
蜻蜓-防止飛機機翼折斷。
長頸鹿-反荷蘭服
海洋母親-暴雨探測器
螢火蟲-人工發光
龍蝦氣味探測器
1.壹個很奇怪的小型氣體分析儀,是從討厭的蒼蠅身上成功復制的。它被安裝在宇宙飛船的駕駛艙中,用來檢測艙內氣體的成分。
2.從螢火蟲到人工發光;
3.電魚和伏特電池;
4.水母迎風耳,模仿水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳朵風暴預報器,可以提前15小時預報風暴,對航海和漁業安全具有重要意義。
5.根據蛙眼的視覺原理,人們已經成功研制出壹種電子蛙眼。這種電子蛙眼可以像真蛙眼壹樣準確識別特定形狀的物體。在雷達系統中安裝電子蛙眼後,雷達的抗幹擾能力大大提高。這種雷達系統可以快速準確地識別特定形狀的飛機、船只和導彈,特別是區分真假導彈,防止與真導彈混淆。
電子蛙眼也廣泛應用於機場和交通要道。在機場,它可以監控飛機的起飛和降落,如果發現飛機即將相撞,就及時發出警報。在交通要道,它可以指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生。
6.根據蝙蝠超聲波定位器的原理,人們還為盲人仿制了“探路者”。這個探路者裝有超聲波發射器,盲人可以用它找到電線桿、臺階和橋上的人。現在,類似功能的“超聲波眼鏡”也被制造出來了。
7.通過模擬藍藻不完全的光合機構,將設計仿生光解裝置,從而獲得大量氫氣。
8.根據對人體骨骼肌系統和生物電控制的研究,復制了壹種人體力量增強器——步行機。
現代起重機的吊鉤起源於許多動物的爪子。
10.波紋屋頂模仿動物的鱗片。
11.槳模仿魚鰭。
12.鋸學螳螂臂,或鋸草。
13.蒼耳受到啟發,發明了velcro。
14.嗅覺靈敏的龍蝦為人們提供了制作氣味探測器的思路。
15.壁虎腳趾為制造可重復使用的膠帶提供了令人鼓舞的前景。
16.貝的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣的膠體可以應用於從外科縫合到船舶修理的任何事情。
有很多著名的例子,比如模仿海豚皮構造的“海豚皮泳衣”,而科學家在研究鯨魚皮時,發現上面有凹槽和溝槽,於是有壹位科學家仿照鯨魚皮結構,使飛機表面覆蓋壹層薄膜,據實驗可以節能3%。如果全國各地的飛機都鋪上這樣的面,每年可以節省幾十億。再比如,有科學家研究蜘蛛,發現蜘蛛腿上沒有肌肉,有腳的動物會走路。經過研究,蜘蛛行走不是靠肌肉的收縮,而是靠“液壓”結構,由此人們發明了液壓行走機器...簡而言之,我們從自然中獲得靈感,並模仿其結構進行發明和創造。這就是仿生學。這是我們向大自然學習的壹個方面。另壹方面,我們也可以從自然規律中獲得靈感,運用其原理進行設計(包括設計算法)。這就是智能計算的理念。
鳥類對仿生學的貢獻
從始祖鳥出現到現在,在數億年的漫長進化過程中,鳥類形成了許多有效的導航、識別、計算、能量轉換等系統,其靈敏、高效、準確、抗旱的能力令人驚嘆。人們研究這些結構和功能原理,並模擬它們來改進現有的機器、儀器和工藝,這是仿生學研究的重要內容。
鳥類有高超的飛行技巧。當然,現代飛機在很多性能上遠遠優於鳥類,但在節能方面,在靈巧性上就相形見絀了。比如壹只鳥在海洋上空飛行4000多公裏,體重減輕0.06公斤。小蜂鳥不僅可以垂直起降,吸花蜜時也可以采取直立姿勢,自由懸掛在空中,靈活異常。這些特殊功能的研究和利用將進壹步提高飛機的性能。
比如野鴨可以在9500米的高度悠閑地飛翔,但是人爬到4500米就呼吸困難了。研究為什麽鳥類的血管在空氣稀薄的情況下仍然暢通,可以導致人類在供氧不足的環境下正常生活,延長壽命,具有重要意義。
鴿子為仿生學做出了巨大貢獻。它的腿有壹個小而敏感的特殊結構來感覺地震。根據它的原理,人們復制了壹種新的地震儀,使地震預報更加準確。它的眼睛具有特殊的識別能力,這是因為它的視網膜上有六種具有特定功能的神經節細胞:葉片亮度檢測器、普通邊緣檢測器、凸邊緣檢測器、方向檢測器、垂直邊緣檢測器和水平檢測器。鴿子眼的電子模型是模仿其視網膜上的細胞結構制作而成的,並沒有想象中那麽復雜和完善,但將其安裝在預警雷達上,應用於計算機處理相關數據,前景廣闊。
上海水占地球總水量的97%。目前,海水人工淡化裝置設備龐大,結構復雜,能耗高。然而,海鷗和信天翁等海鳥可以通過眼睛附近的鹽腺排出它們所喝海水中的鹽。壹旦這壹功能被模擬出來,人類利用海洋的前景將會更加廣闊。
此外,人們正在根據鷹眼的結構研制鷹眼系統導彈,這種導彈可以在飛越目標時自動發現和識別目標並跟蹤攻擊。
蝴蝶與仿生
五顏六色的蝴蝶,如雙月紋的蝴蝶,棕脈的帝王蝶,尤其是熒光翅的蝴蝶,它的後翅在陽光下時而金黃,時而翠綠,時而由紫轉藍。科學家通過對蝴蝶顏色的研究,給軍事防禦帶來了巨大的好處。二戰期間,德軍包圍了列寧格勒,企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。根據當時人們的偽裝,蘇聯昆蟲學家施瓦諾維奇提出蝴蝶的顏色在花中不易被發現,軍事設施都覆蓋著蝴蝶般的偽裝。因此,盡管德軍全力以赴,列寧格勒的軍事基地依然安全,不受幹擾,為贏得最後的勝利打下了堅實的基礎。根據同樣的原理,後來人們生產了迷彩服,大大減少了戰鬥中的傷亡。
衛星在空間位置的不斷變化會引起溫度的突然變化,有時溫差可高達200-300度,嚴重影響許多儀器的正常工作。受蝴蝶身上的鱗片會隨著太陽光的方向自動改變角度來調節體溫的啟發,科學家們將衛星的溫度控制系統做成百葉窗式,葉子的正面和背面的輻射和散熱能力有很大差異。每個窗口的旋轉位置都安裝有對溫度敏感的金屬線,可以隨著溫度的變化調節窗口的開閉,從而對衛星進行維護。
-甲蟲和仿生學
甲蟲自衛時,能噴出壹種有臭味的高溫液體“炮彈”,迷惑、刺激、嚇唬敵人。科學家解剖後發現,甲蟲體內有三個隔間,分別儲存有二元酚溶液、過氧化氫和生物酶。二元酚和雙氧水流入第三隔室與生物酶反應,在100℃瞬間變成毒液,迅速噴出。這壹原理目前已應用於軍事技術。德國納粹根據這壹機理,出於戰爭需要,制造了壹種功率大、性能安全可靠的新型發動機,安裝在巡航導彈上,使其飛行速度更快、更安全、更穩定,提高了命中率。英國倫敦被炸時損失慘重。受甲蟲噴射原理的啟發,美國軍事專家研制了壹種先進的二元武器。這種武器在兩個獨立的容器中裝有兩種或兩種以上可產生毒劑的化學品。炮彈發射後,隔膜破裂,兩種毒物中間體在彈丸飛行的8 ~ 10秒內混合反應,在到達目標的瞬間產生致命的毒物殺死敵人。它們易於生產、儲存和運輸,安全且不易失效。螢火蟲可以直接將化學能轉化為光能,轉化效率達到100%。而普通電燈的發光效率只有6%。模仿螢火蟲發光原理制作的冷光源,可以提高發光效率十倍以上,大大節約能源。此外,根據甲蟲視動反應機制研制成功的空對地速度計已成功應用於航空。
-蜻蜓和仿生學
蜻蜓可以通過翅膀的振動產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流,井利用氣流產生的漩渦將自己托起。蜻蜓可以在很小的推力下翺翔,不僅可以向前,還可以向後和左右,向前的飛行速度可達72 km/h,另外蜻蜓的飛行行為簡單,只有兩對翅膀不停地拍打。科學家根據這種結構成功研制了壹架直升機。飛機高速飛行時,往往會引起劇烈振動,有時甚至會折斷機翼,導致飛機墜毀。蜻蜓高速飛行時是安全的,於是人們效仿蜻蜓,在飛機的機翼上增加了配重,解決了高速飛行帶來的震動這壹棘手問題。
-蒼蠅和仿生學
昆蟲學家發現蒼蠅的後翅退化成壹對平衡桿。當它飛行時,平衡桿以壹定的頻率機械振動,可以調整翅膀的方向。它是保持蒼蠅身體平衡的導航器。科學家基於這壹原理研發出新壹代導航儀——振動陀螺儀,大大提高了飛機的飛行性能,在機體強烈傾斜時,能自動停止危險的側翻飛行,恢復平衡。即使是飛機做最復雜的急轉彎,也是萬無壹失。蒼蠅的復眼包含4000只可以獨立成像的單眼,它可以看到幾乎360°範圍內的物體。受蠅眼的啟發,人們制作了由1329個小鏡頭組成的蠅眼相機,壹次可以拍攝1329張高分辨率照片。它廣泛應用於軍事、醫學、航空和航天領域。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,能很快分析出幾十種氣味,立刻做出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構,將各種化學反應轉化為電脈沖,制成了壹種非常靈敏的小型氣體分析儀。目前已廣泛應用於航天器、潛艇、礦山等檢測氣體成分,使科研生產的安全系數更加準確可靠。
蜜蜂和仿生學
蜂巢是由排列整齊的六角形小蜂巢組成,每個小蜂巢的底部由三個相同的菱形組成。這些結構與現代數學家精確計算的結構完全相同——菱形鈍角109 28’,銳角70 32’。它們是最節省材料的結構,而且它們的容量很大,非常堅固,這使得許多專家都很欽佩它們。人們模仿他們的結構。它是制造航天飛機、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。由於其強度高、重量輕,所以難以傳導聲音和熱量。在蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰排列著對偏振光方向非常敏感的偏振片,因此可以利用太陽精確定位。科學家根據這壹原理成功研制出偏振光導航儀,並在導航中得到廣泛應用。
-其他昆蟲和仿生學
跳蚤的跳躍能力很高,航空專家對此做過很多研究。英國壹家飛機制造公司受其垂直起飛的啟發,成功制造出壹種幾乎可以垂直起降的鷂式飛機。現代電視技術根據昆蟲單復眼的結構特點,做出了大屏幕彩電,也可以把小彩電屏幕做成大畫面,可以把幾個特定的小畫面框在同壹個屏幕的任意位置。相同的圖片和不同的圖片都可以顯示。科學家根據昆蟲復眼的結構特點研制成功的多孔徑光學系統裝置更容易發現目標,在國外壹些重要的武器系統中得到了應用。根據某些水生昆蟲復眼單眼間相互抑制的原理,制作側抑制電子模型,用於各種攝影系統,拍攝的照片可以增強圖像邊緣對比度,突出輪廓。它還可用於提高雷達的顯示靈敏度,也可用於字符和圖像識別系統的預處理。美國利用昆蟲復眼的處理信息和定向導航原理,研制出模仿昆蟲復眼搜索的末制導導引頭工程模型。日本利用昆蟲的形態和特性,開發出了六足機器人等工程機械和建築物的新建造方法。
-對未來的展望
昆蟲是在億萬年的過程中隨著環境的變化逐漸進化而來的,都在不同程度地發展著自己的生存技能。隨著社會的發展,人們掌握了越來越多的昆蟲的各種生命活動,也越來越意識到昆蟲對人類的重要性。再加上信息技術的應用,特別是新壹代計算機生物電子技術在昆蟲學中的應用,模擬昆蟲的感知能力,研制出檢測物質種類和濃度的生物傳感器。參考昆蟲神經結構開發的可以模仿大腦活動的計算機等壹系列生物技術項目將從科學家的設想轉化為現實,進入各個領域,昆蟲將為人類做出更大的貢獻。
-昆蟲知道多少
蚊子是對人類危害最大的昆蟲,每年有300萬人死於瘧疾、黃熱病和登革熱。
螞蟻是最強大的昆蟲,它可以支撐300倍於自己體重的重物。
跳蚤是跳高冠軍,跳的高度是它身長的200倍,相當於人跳400m高。
蝗蟲是飛行能力最強的昆蟲。可以連續飛行9個小時。
蛾幼蟲是最大的食客,壹個月內可以吃掉體重8萬倍的食物。
壹只蠶能紡出壹條壹公裏多長的纖維。
移動最快的昆蟲是熱帶蟑螂,每秒可移動40 ~ 43倍於其身長,相當於壹個人每秒移動130m。
辣蓼是最快的有翼昆蟲,每秒可以扇動6億次。
反差最大的昆蟲是非洲的壹種蝴蝶,很漂亮,但是很臭,而且劇毒。
蛾是壹種嗅覺靈敏的昆蟲,它的雄蛾能聞到十幾公裏外雌蛾散發的氣味,雖然雌蛾釋放的信息素只有0.0001mg。
眼睛最多的昆蟲是蜻蜓,它的復眼由28000個單片組成。
最勤勞的昆蟲是蜜蜂,它壹生孜孜不倦地尋找花粉和花蜜,直到死去。
在壹個蜂箱裏,壹個40g蠟做的蜜室可以裝2kg蜂蜜。
蜜蜂必須從2000朵花中采集花蜜來生產壹茶匙蜂蜜。
螢火蟲是光能轉化率最好的昆蟲。它們能將90%的能量轉化為光能。我們平時用的燈泡只有5.5%的能量轉換率。
最小的昆蟲是北美臭蟲,只有0.25毫米長,可以直接穿過針眼。
最大的昆蟲是節肢動物小竹,產於印度尼西亞,翅寬33cm,另壹種印度蠶蛾翅展寬30cm。
外觀上最原始的昆蟲是蟑螂,2.5億年來幾乎沒有變化。
白蟻含有60%的蛋白質,而牛排只含有15%,所以吃昆蟲的人越來越多。可以預見,白蟻將是未來人類重要的蛋白質來源之壹。
最漂亮的昆蟲是鞘翅目的壹種花甲蟲,它的翅膀有金色、藍寶石色、煙黑色、檸檬黃、粉色和豆綠,還有閃亮的紫色觸須,非常和諧。據說每個可以賣到5萬美元。
鞘翅目是最大的昆蟲種類。科學家預測地球上可能有300多萬個物種,但目前有記錄的有近50萬個,幾乎占已知動物物種總數的30%,昆蟲物種的壹半。
從仿生學的角度來看,研究最多的昆蟲是蒼蠅,它在眼睛、腳、平衡桿、吮吸口器、免疫力、飛行技能等多方面的仿生成果已經應用到人類生活的很多方面。
土鱉蟲(Eupolyphaga,Carabidae)會在100℃左右自動噴射混有過氧化氫和對苯二酚的腐蝕性氣體,驅趕入侵者。它會像槍壹樣連續射擊20次,射程5cm,是它體長的4倍。這種甲蟲不會受到熱或腐蝕性氣體的傷害。
智商最高的昆蟲是蜜蜂。壹位漂亮的科學家正在按照1,2,4,8,16,32的規則給地上的白色方塊加糖...當他加完32正準備到第64個方塊時,已經有很多蜜蜂在那裏等著了。科學家沮喪地說:“我不知道是我在用它們做實驗,還是它們在和我做實驗。”這壹發現證明了壹些動物也具有抽象思維能力。
昆蟲之間最殘酷、規模最大的戰爭,就發生在螞蟻之間,我自己也目睹過這樣的事情。在近壹平米的面積裏,都是我們常見的螞蟻,它們在激烈的戰鬥,死傷無數。據說南美的螞蟻大戰規模要大得多。這種戰爭場面不容易看到。
昆蟲和仿生學
壹種被稱為“仿生蒼蠅”的機器人可能會引起戰場手術的壹場革命。這將是第壹個可以被帶到受傷士兵身邊並在戰場上對他們進行緊急治療的機器人,因為在戰場上外科醫生操作太危險了。
以前的外科醫生機器人非常有限,因為它們由受傷的士兵攜帶。
當仿生蒼蠅發現傷員時,它會張開電機驅動的手臂進行手術,手術可能由數百英裏外的醫生指導。這種新型機器人首次使用雙臂進行遠程外科手術。
這個機器人將於本周晚些時候在海牙舉行的國際醫學模擬和教育會議上展示。
遠程外科醫生使用攝像機、3D視頻圖像、立體和遠程工具以及力反饋來控制機器人。當外科醫生移動工具時,仿生蒼蠅的手臂會模仿。當機器人接觸軟組織時,外科醫生通過力反饋感受到阻力。
它已被美國軍醫用作訓練輔助工具,並在動物身上進行壹些復雜的手術。
蜜蜂
蜜蜂有很多種。有些生活在大約65,438+02只蜜蜂的群體中,有些則獨自生活。最社會化的蜜蜂在壹個蜂箱裏可以有多達80,000只蜜蜂。
蜂箱最與眾不同的特征是蜂箱,許多蜂箱連接在壹起形成蜂箱。每個蜂巢都是六邊形的,是壹個立體的形狀。與其他形狀相比,省蠟省力。
蜂巢的壹部分用來儲存食物,也就是蜜蜂從花朵上采集的花粉和花蜜。花蜜在蜂房裏會變成蜂蜜。所有的蛋都是由蜂王產下的,她在每個蜂巢裏產壹個蛋。接下來,這些卵將由雌工蜂來照顧。
每個蜂巢都是由蜜蜂分泌的蠟制成的。蜜蜂用嘴和前腿揉搓蠟進行加工。
當工蜂從壹朵花飛到另壹朵花時,它將收集到的花粉儲存在後腿的花粉藍中。
壹個蜂巢有很多個蜂箱,壁厚都是壹樣的。造蜂巢的工蜂會用觸角刺墻,看看刺了多少,以此來判斷墻的厚度。
——發現螞蟻“吸血鬼”,解開螞蟻進化之謎
在馬達加斯加發現了壹個食肉螞蟻群落。根據科學家周二的介紹,螞蟻是世界上最成功的昆蟲物種,此次發現的食肉螞蟻將在解開螞蟻進化之謎中發揮非常重要的作用。
這種螞蟻看起來很可怕,發現它的人把它命名為德古拉蟻。當它們饑餓的時候,它們會吮吸自己幼蟲的汁液來補充營養。這種行為被認為是幾百萬年前螞蟻和黃蜂之間的壹種進化行為。
來自加州科學院的布萊恩·費舍爾在馬達加斯加首都塔那那利佛外55英裏的壹個腐爛的樹樁中發現了這些食肉螞蟻。
在人類已知的昆蟲物種中,螞蟻雖然弱小,卻是地球上分布最廣的,數量超過了地球上任何壹種生物。研究人員想知道是什麽讓螞蟻進化得如此成功。
位於非洲東南部的島國馬達加斯加,由於其相對隔絕的生態環境和缺乏新物種的競爭,壹直被視為擁有豐富生物信息的寶藏,壹些更古老或“遺跡”的物種可以在這裏生存。
“德拉庫拉”螞蟻最早於1993年在馬達加斯加被發現,但這次費舍爾的發現是這種螞蟻生活群落的首次發現,這將讓科學家們了解更多螞蟻的進化細節。費希爾認為,“德古拉”螞蟻與早期的黃蜂有著某種必然的聯系。
在這個蟻群中,當蟻後和工蟻饑餓時,它們會去洞穴中的幼蟻室,在它們的幼蟲身上打壹個洞,以吸收它們的體液,獲取營養。
費希爾解釋說,這就是他給這只螞蟻取名為“德古拉”的原因,德古拉指的是吸血鬼。他說,“我們認為這是非常殘忍的食人行為。”
他認為,未來對“德古拉”螞蟻的研究將使科學家掌握更多關於螞蟻行為發展的線索,並最終使科學家重新考慮他們對螞蟻進化的所有假設。“這些初步發現告訴我們,目前人們對螞蟻進化的假設並不準確。這次發現最重要的不是我們發現了壹個新物種,而是它對幫助我們解開生命進化之謎非常重要。”
-從蝴蝶翅膀到防偽鈔票
在壹般人看來,蝴蝶翅膀和防偽紙幣或者防偽信用卡是完全不同的兩個東西,根本沒有任何聯系。但是,只要妳耐心看完這篇不到1000字的短文,妳就會明白其中是有因果報應的,妳也會看到仿生學的另壹種妙用。請繼續閱讀!
所謂仿生學,就是研究如何模仿生物的結構和功能來制造造福人類的設備或物品的學科。近日發表在英國《自然》雜誌上的壹篇關於生活在印度尼西亞的蝴蝶翅膀顏色形成的報道,不僅向我們展示了大自然的神秘,也為我們開發壞人再也無法偽造的更新的防偽鈔票開啟了壹個仿生的思路。
壹個偶然的機會,英國埃克塞特大學薄膜光子學實驗室的物理學家Vuvisic和另外兩位同事幾年前開始研究壹種名叫Papilio的蝴蝶的翅膀。這只蝴蝶的翅膀原本是黃色和藍色的,但在人眼的眼裏變成了閃亮的綠色。他們用顯微鏡觀察鳳蝶的翅膀,發現蝴蝶的翅膀上布滿了凹洞。這些坑太小了,大小只有萬分之四厘米左右,坑底是黃色的,坑坡是藍色的。Uwisik解釋了為什麽鳳蝶的翅膀在人們眼中是綠色的:當光線照射到坑底時,它被反射成黃色,照射到坑的壹個斜坡上的光線也被反射,但這個反射光入射到另壹個斜坡上,然後被反射。此時由於坑太小,人眼無法區分坑底反射的黃光和周圍反射兩次的藍光,所以感覺是綠色的。此外,他們還發現,這兩次反射還改變了光的偏振方向,人眼無法分辨,但蜜蜂等昆蟲可以察覺。解釋光的偏振方向確實需要壹些專業知識,簡單但不準確的解釋就是電磁場中光子振動的方向。
對於我們這些普通人來說,發現這些秘密,大概無非就是和大自然的神奇擊掌,並不是在做別的。但是,Uwisik等人想到的是假幣。他們目前正在研究如何模仿鳳蝶翅膀的結構,他們不滿足於紙幣或信用卡上的小坑,這樣無論假幣在外觀上與真幣多麽相似,他們永遠也不會有技術在假幣上覆蓋與真幣分布和大小相同的小坑。只要我們用特殊的光學設備發出偏振光,看反射光的偏振方向,就會真假難辨,我們贏來的血汗錢再也不會被騙子騙走了。妳覺得蝴蝶翅膀和鈔票防偽有關系嗎?
——蠶:未來理想的“昆蟲工廠”
蠶起源於中國,其蠶絲是最好的天然纖維,為美化人類生活做出了不可磨滅的貢獻。隨著生物技術的高度發展,它可能在21世紀成為生產先進藥物和其他有用物質的“昆蟲工廠”,為人類做出新的貢獻。
日本農林省在築波科學城設立的絲蟲農業技術研究所,從事利用蠶建立“昆蟲工廠”的研究。這裏的科學家們基本上已經開發出了“昆蟲工廠”所必需的各種“設備”和技術,如生產有用物質的轉基因蠶、自動養蠶系統和冷凍解凍體液等。
例如,田村俊之(Toshiyuki Tamura)領導的基因工程實驗室通過將水母的DNA(脫氧核糖核酸)和綠色熒光蛋白基因作為標記植入蠶的染色體,成功培育了發光蠶。這壹成果意味著,如果將綠色熒光蛋白基因換成其他有用物質的基因,蠶就能成為這種物質的“工廠”。
作為生產先進藥物的“昆蟲工廠”,轉基因蠶的繁殖環境必須保持高度清潔。為此,該所開發了壹套自動化飼料制造供應系統,由人工飼料制造裝置、多級循環轉基因蠶飼養裝置和飼料供應裝置組成。整個過程也由電腦控制,可以自動調節室內的溫度、濕度和空氣。由於無人操作,外來雜質、細菌和病毒不會進入。
與大腸桿菌、螞蟻等相比。,蠶是比較巨大的。但它畢竟是昆蟲,壹只蠶所能產生的有用物質是極其微小的。如何從轉基因蠶中高效提取有用物質也成為“昆蟲工廠”技術發展的課題之壹。科學家宮澤宏(Hiroshi Miyazawa)利用冷凍幼蟲(主要是鱗翅目昆蟲)溶解後體積縮小的現象。冷凍和溶解體液的方法已經研制成功。這種方法是將轉基因蠶放在70%的乙醇中麻醉,在-30攝氏度下冷凍。在這種狀態下,將蠶的腹部和腳切掉,然後移至有抗黑色素劑的緩沖液中進行融化,有用的體液會因融化時收縮而直接從腹部和腳被切掉的地方流出。這種方法的優點是不需要特殊設備。不需要復雜的程序,冷凍可以長時間保留蠶體內產生的有用物質。這位科學家用這種方法從500只蠶身上提取了370毫升的體液,效率相當高。他收集體液的方法已經申請了國際專利。
該所負責人、農學博士Shibin Kitamura告訴記者,“利用昆蟲功能”是該所的主要研究領域之壹,各部門正在研究蜻蜓、螞蟻、蝗蟲、大象、蜜蜂、甘薯天蛾、獨角仙、美洲大蠊、斜紋夜蛾等約50種昆蟲。目的是利用它們獨特的組織結構、腦神經系統、生殖功能和運動功能制造新材料(如氨基酸分離膜、人工皮膚、抗凝血材料、骨結合材料、抗菌蛋白、抗血栓藥物、免疫活性物質等。)和發展仿生技術(如制作生物傳感器、生物芯片、害蟲、家畜和魚類的微觀力學和行為控制技術等。).“昆蟲工廠”是利用蠶建立起來的。
北村認為,蠶非常適合用作“昆蟲工廠”。原因是蠶的體型很大,有大量的絲腺,絲腺制造蛋白質。到目前為止,科學家已經從生理學、生物化學、遺傳學等多種角度對蠶進行了研究,因此更容易開發技術。另外,蠶不會飛,容易隔離管理,安全性高。迄今為止,國際上還沒有將轉基因技術應用於家蠶的技術改造和利用。