一想到被毒蛇刺穿和剧毒的咬伤，以及被黄蜂刺伤，幽灵季节就变得如此令人毛骨悚然。它们让我们起鸡皮疙瘩是有原因的，因为数千年的进化让大多数人对蛇和蜘蛛等令人毛骨悚然的爬行动物产生了恐惧，主要是因为它们的叮咬会造成威胁。
然而，这些可怕的尖牙、毒刺和刺是动物用来保护自己的生物工具，可以帮助人类开发更多的“抗刺”材料。在今天发表的一篇新论文中，一组研究人员详细介绍了一个模型，该模型可以计算能量学，也就是当一个生物体刺穿另一个生物体时，刺穿动作背后的能量是如何工作的。
伊利诺伊大学香槟分校进化、生态学和行为教授菲利普·安德森领导了这项研究，他在一份新闻稿中说:“这背后的想法是提出一个定量框架，用来比较各种生物穿刺系统之间的相互比较。”“这项研究的一个最初问题是，我们如何衡量这些不同的系统，使它们具有可比性。”
动物和植物使用各种刺穿策略来刺穿猎物或保护自己免受捕食者的伤害，包括像蜜蜂一样刺穿和像蛇一样咬人。然而，根据研究人员的说法，即使是那些使用类似策略或工具的公司也可以定制这些工具，以满足他们的特定需求和不同的目标。
安德森说:“以毒蛇为例，一些毒蛇会咬哺乳动物，这意味着它们必须刺穿包裹在皮肤里的软组织，而另一些毒蛇的目标是爬行动物，它们有鳞片，使它们更硬，更难刺穿。”安德森研究生物刺穿系统的力学和能量学。
另一方面，寄生蜂可能会使用它们的产卵器(一种用于产卵的管状器官)来帮助它们穿透毛虫的皮，但也可以穿透水果甚至木头。
“预测生物系统的特性是一个具有挑战性的问题，”参与这篇论文的博士后研究员张炳阳在一份新闻稿中说。
为了开发一种可以应用于多种生物系统的模型，张明认为，在任何有关刺穿作用所涉及的能量学计算中，都必须包含一些关键因素。这些因素包括使用刺穿工具时动能(或运动)的变化，以及预期目标的材料，比如它是有鳞的爬行动物还是有毛的哺乳动物。
新模型被用于帮助更好地理解刺穿生物体，如毒蛇的毒牙、黄貂鱼的刺和寄生蜂的产卵器。
张说:“如果我们知道穿刺工具造成的损伤的形态或形状，我们就可以使用这个模型来预测穿刺场景中消耗了多少能量。”“或者我们可以预测材料特性的不同方面，例如，它将如何断裂，这将在工程和生物应用中都很有用。”
