北京
原文发表于《科技导报》2026年第15期科技新闻-前沿动态
蜗牛用胶原蛋白制造5种黏液
森林葱蜗牛能够分泌5种外观和力学性能截然不同的黏液：帮助爬行的润滑黏液、将壳口固定在物体表面的黏附膜、冬眠时封闭壳口的休眠膜，以及受到威胁时释放的黄色黏液和泡沫黏液。德国马克斯·普朗克胶体与界面研究所Mariella Gabler、Franziska Jehle等发现，这些材料并非来自5套不同配方，而是由相近的蛋白质和钙基组分经过浓度调节、交联、矿化及结构加工形成。2026年8月6日，相关成果发表于《Science》。
动物体内的黏液通常用于润滑组织或阻挡病原体，但陆生蜗牛把黏液分泌到体外，制成具有不同功能的材料。爬行黏液受剪切时容易流动，能够降低运动阻力，静止时又接近固体，使蜗牛不会轻易从表面滑落；黏附膜可将壳口边缘固定在木材、玻璃和金属等表面；休眠膜则构成抵御干旱和低温的封闭屏障。
受到刺激时，蜗牛还会释放2种防御黏液。黄色黏液黏性强、延展性和抗撕裂能力较高，可以黏住小型捕食者；泡沫黏液则可能将甲虫等小动物冲出或闷在壳外。研究人员观察到，蜗牛会从呼吸孔向分泌物中吹入空气，使蛋白质网络包裹气泡，形成多尺度泡沫结构。
森林葱蜗牛（Cepaea nemoralis）
（图片来源：H. Zell/Wikimedia Commons）
研究团队结合蛋白质组学、流变测试、X射线衍射、光谱分析和电子显微成像，对5种黏液进行比较。结果显示，尽管这些分泌物的形态和功能差异明显，其结构蛋白组成却高度相似，Ⅵ型胶原蛋白是主要承力组分之一。Ⅵ型胶原蛋白在人类皮肤、骨骼和关节中承担组织支撑作用，此前并未被认为是蜗牛多功能黏液的核心骨架。
不同黏液的主要差别在于总蛋白浓度和Ⅵ型胶原蛋白所占比例。爬行黏液的蛋白浓度约为0.3%，黄色防御黏液则接近4%。蛋白质含量越高，形成的网络通常越致密，黏液也越坚韧、黏稠。由此，蜗牛只需改变相同“分子积木”的配比，就能在润滑和强黏附等看似矛盾的功能之间切换。
钙为材料调控增加了另一个维度。研究人员在蜗牛的黏液分泌腺中发现无定形碳酸钙颗粒。对于保持湿润的黏液，这些颗粒可能释放二价钙离子，交联带电的蛋白质和多糖链，增强材料的黏聚力和抗剪切能力；在逐渐干燥的休眠膜中，无定形碳酸钙进一步转化为方解石晶体，将柔软的蛋白网络强化为坚硬但较脆的矿化屏障。
研究还表明，材料性能不仅取决于化学组成，也与分泌和加工过程有关。2种防御黏液的蛋白配方相近，但黄色黏液形成纤维网络，泡沫黏液中的胶原蛋白则聚集在气泡周围，最终产生不同的力学响应。
（综合：《Science》、马克斯·普朗克胶体与界面研究所官网）
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