說出來你可能不信，我的指神經被皮皮蝦打折了！

木一

最近，有位同學（就是筆者）在熱帶的海邊捉了個皮皮蝦，然後拇指被皮皮蝦給擊穿了，沒錯，是擊穿了！

警察叔叔！就是這隻皮皮蝦↓↓

圖1 兇手皮皮蝦（作者提供）

世界之大，但少閑人被皮皮蝦打殘者耳。

這位同學在被皮皮蝦擊穿10天之後，拇指依然是麻木的，於是他去了醫院。

在其他患者 「你咋還能讓那玩意給打了」 的嘲笑聲中，醫生給出了診斷：左手拇指外傷感染，指神經損傷。

圖2 被皮皮蝦打傷的病歷（作者提供）

皮皮蝦咋有這麼大的力量？

皮皮蝦又稱蝦爬子、蝦姑、螳螂蝦，英文名是Mantis Shrimp，是一種生活在近海的遊動很快的小型多彩甲殼動物。皮皮蝦並不是一個單獨的物種，而是節肢動物門軟甲綱口足目旗下物種的統稱，目前世界範圍內已知有超過450多種。它們一般體長10厘米，部分體長能達到30厘米。它們有時也被稱作「手指分裂家」，因為它們的鉗子硬到可以切開人的附肢，原因是它們擁有一種最具毀滅性的武器——圓形鉤爪。

以雀尾螳螂蝦為例，它的第二對顎足非常發達，是捕食和禦敵的利器（圖 3）。其最前端的一節呈單刺狀，末端如錐子一般非常尖銳，根部則凸起加厚。當它摺疊起來時，加厚的部位可以像鎚子一樣擊碎甲殼類、貝類、螺類等動物的硬殼；而當它伸展開時，又可以輕鬆刺穿動物的軟組織。上面那位同學的拇指，就是被一對「顎足」的第一節所刺穿，在手指上打了四個洞，由於第一節的根部也完全刺入，讓這位同學產生了有「毒液」注入的錯覺。

圖3 皮皮蝦的鉤爪

這種鉤爪出擊時簡直是快如閃電，只要是從它面前經過的生物，無論是魚蝦蟹還是貝類和螺類，都逃不過皮皮蝦的小拳拳，出擊的加速度可達到10400g（此處的g代表重力加速度），並以23 m/s的速度釋放最高可達700 N的衝擊力，可將獵物瞬間捕殺致死。從出擊到收回的時間不到0.0008秒鐘的時間，也就是說，你眨一下眼，皮皮蝦的小拳拳理論上可以擊打500次。

視頻來自MARYAM TADAYON 南洋理工大學

皮皮蝦的「出拳「過程分為三個步驟：休息放鬆-準備出擊-快速出擊。在沒有獵物時，圖中C1和C2之間像「馬鞍」的凹槽處於鬆弛狀態的，當發現獵物準備出擊時， 「馬鞍」狀凹槽縱向壓縮，積蓄力量，當瞄準目標之後，「馬鞍」狀凹槽立即鬆弛，將第一節根部瞬間彈出，對獵物實施捕殺。

圖4 皮皮蝦出擊的過程（圖片來源：MARYAM TADAYON 南洋理工大學）

「沒有金剛鑽，別攬瓷器活」

皮皮蝦捕獵類型分為兩種，一種是使用圓形鉤爪的尖部快速打擊獵物即擊穿型；另一種是使用比較鈍的「戰錘」實錘獵物即打擊型。皮皮蝦的出擊速度如此之快、力量如此之大，顯然它本身也需要一種高抗斷裂材料作為鎧甲，這種高抗斷裂材料具有獨特的多層結構，可以用來製造仿生裝甲。

加利福尼亞大學的研究人對雀尾螳螂蝦開展了幾年的研究，擁有如此強大抗擊力度的部分是皮皮蝦鉤爪中被稱為「dactyl club」（可理解為「胳膊肘」）的部位[2]。

研究者發現，螳螂蝦的「胳膊肘」由三部分構成。內部被稱作周期區域，見圖5-E中的紅色和黃色結構，衝擊能量在這裡被吸收。周期區域有兩個相結構，一個由螺旋甲殼素構成，另一個由非晶磷酸鈣和碳酸氫鈣的無機相構成，這兩個結構的密度不同。將周期區域包裹起來的是撞擊區域，見圖5-E藍色結構，是一層具有網狀結構的磷酸鈣。最外層側面是橫紋區域，見圖5-E綠色結構，是擴散衝擊力的顆粒層，使衝擊力進一步耗散。這三個區域構成的鉗體在不受破壞的前提下，可產生很大的打擊力。

圖5 皮皮蝦形態特徵。（A）螳螂蝦的個體。箭頭為第二對顎足。（B）第二對顎足的放大視圖。箭頭表示dactyl club的撞擊表面的位置。（C）dactyl club外部形態的散射掃描電子顯微照片。（D）縱向掃描截面。（E）dactyl club橫截面分析。三個不同的區域：（i）撞擊區域（藍色），（ii）周期區域[進一步細分為兩個不連續的區域：內側（紅色）和側面（黃色），（iii）橫紋區域（綠色）。（F）dactyl club光學顯微照片。分別為撞擊區域、周期區域和橫紋區域。[3]

研究人員在計算機上對這種網紋骨結構進行了模擬，但要在更大尺寸上證明這種結構更有效，還需繼續進行研究。

普渡大學科學家利用3D列印製造了基於皮皮蝦網格結構的複合材料[1]，證明網紋結構強度極高，而且抗衝擊。這種材料可能有望應用於人體裝甲、車體，甚至宇宙飛船殼體。

圖6 研究人員模擬螳螂蝦3D列印的複合材料（圖片來源：普渡大學）

皮皮蝦的吃法

想必大家都看餓了，皮皮蝦一共有四種常見吃法：清蒸、椒鹽、刺身和包餃子。

圖7 美味的皮皮蝦（圖片為作者提供）

不過，清洗的時候可要小心，別被皮皮蝦給盤了哈！

後續

這次手指被打穿，醫生給筆者開了一些消炎和營養神經的口服藥，恢復時間預計需要十餘天。如果大家像筆者一樣被皮皮蝦劃傷、擊穿，一定要立即處理傷口並及時就醫，畢竟海洋中的微生物可是非常強大的，若感染則有截肢的風險。

圖8 反盤皮皮蝦（圖片為作者提供）

參考文獻:

1.Yaraghi N A, Guarín‐Zapata N, Grunenfelder L K, et al. A sinusoidally architected helicoidal biocomposite[J]. Advanced Materials, 2016, 28(32): 6835-6844.

2.Weaver J C, Milliron G W, Miserez A, et al. The stomatopod dactyl club: a formidable damage-tolerant biological hammer[J]. Science, 2012, 336(6086): 1275-1280.

3. Patek S N, Caldwell R L. Extreme impact and cavitation forces of a biological hammer: strike forces of the peacock mantis shrimp Odontodactylus scyllarus.[J]. Journal of Experimental Biology, 2005, 208(Pt 19):3655-3664.

作者單位：中國科學院大連化學物理研究所

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