海洋蠕蟲超硬顎部揭密，科學家首度定義全新「生體金屬」

奧地利研究團隊近日指出，一種古老肉食性海洋多毛類蠕蟲獨齒圍沙蠶（學名：Perinereis cultrifera）的顎部，極可能代表著一種全新的天然材料類別。這種蠕蟲依靠由「結構蛋白」與「離子」構成的硬質顎部來咬碎獵物。研究人員認為，這類同時具備極高硬度與特殊力學行為的天然物質，應被正式命名為「生體金屬」（bio-metals）。

這項由維也納工業大學（TU Wien）與維也納大學聯合進行的研究，已將相關成果發表於權威期刊《Biophysics Reviews》。

研究團隊指出，過去科學界多半保守地以「類金屬生物材料」來形容這類自然物質。然而，「生體金屬」的定義則更進一步、更為全面：它不僅涵蓋了材料表面的硬度，還包含了材料受力變形時的反應，以及其內部由金屬離子與蛋白質所構成的微觀結構。

為了精確解析這種天然武器，研究團隊利用「奈米壓痕技術」測量顎部硬度，並結合了化學分析與影像觀察。實驗結果揭示了兩大驚奇特徵：

精準的離子分布：金屬離子在「顎尖」的濃度明顯高於中央區域。這種天然的強化設計讓顎尖變得更硬，完美適應了咬碎與壓碎獵物的需求。
Nix-Gao 奈米壓痕尺寸效應：在測試不同壓入深度後，研究人員觀察到了一種通常只在銅、銀等純金屬上才會出現的特殊物理現象。這意味著在「更小尺度」的檢視下，這種材料的結構會變得更不容易被壓陷或破壞。

儘管蠕蟲顎部在硬度上媲美金屬，但它並非只是單純的「金屬替代品」。研究共同作者 Christian Hellmich 特別強調，這些顎部還呈現出「尺寸依賴性的彈性」。這項特性與標準晶體金屬截然不同，正是「生體金屬」最關鍵也最獨特的標誌。

展望未來，研究團隊計劃將調查範圍擴大至更多海洋物種以累積實驗資料，並將進一步深入探討「基因變化」是否會影響這類天然材料的結構與性能，期望能為未來的仿生材料發展帶來更多啟發。

（首圖為蠕蟲顎部樣本的截面，壓痕測試位置標記為 1 至 11，來源：論文）