太平洋深处，一个奇异的半透明气球飘过。气球内部的蝌蚪状生物名叫尾海鞘（larvacean）。它是一位天赋异禀的建筑师，在它周围蜿蜒盘绕的管道和腔室宛若一座漂浮着的小型古根海姆美术馆（Guggenheim）。这座博物馆外观像是沿着柱状方向缠绕堆起的白色头带，从下往上越来越宽，造型独特。令人难以置信的是，整个结构都是这个小家伙用黏液打造而成的。
“这种动物没有腿、胳膊或者眼睛，而它可以用分泌的黏液围着自己造出如此复杂的房子。”研究工程师约斯特·丹尼尔斯（Joost Daniels）解释说。丹尼尔斯所在的蒙特雷湾水族馆研究所（Monterey Bay Aquarium Research Institute）为这些结构建立了3D模型，并将其命名为“鼻涕宫”（snot palaces）。研究所的生物启发实验室（Bioinspiration Lab）所做的建模工作揭示了尾海鞘如何利用尾巴将充满残渣的水泵入鼻涕宫的通道，将其作为过滤器来捕捉食物。
这个非凡的结构如今为陆地上的科技发展提供了灵感。丹尼尔斯表示：“这对高效的车辆推进系统或者其他泵动系统具有很强的参考价值，此外还有很多医学上的应用。”
此类创新属于不断壮大的“仿生”产品范畴——即模仿生物体的形态、结构或者功能的产品。从自然界获取灵感并非新鲜事，但海洋仿生学之所以是一个相对较新的领域，是因为已探明的海洋只有5%。然而，“海洋是所有生命开始的地方，也是很多东西进化的源头。”丹尼尔斯表示，这就意味着在海洋广袤的深处有巨大的发现潜力。
研究人员认为，随着海洋仿生学相关发现的不断增加，每年可以为世界经济做出数十亿的贡献，并在包括能源、交通、医药以及深海勘探等广泛领域中得到应用。斯德哥尔摩韧性中心（Stockholm Resilience Centre）海洋资源可持续管理研究员罗伯特·布拉西亚克（Robert Blasiak）相信，它可以成为比深海采矿等行业更加可持续的海洋收入来源。他说，“我认为它给我们如何探索这个‘最后的边疆’带来了一丝不同的味道。”
狂野的发明
在2022年的一篇与同事合著的研究文章中，布拉西亚克说道，正是出于对这个问题的兴趣，他开始记录海洋仿生学发明。这篇文章探讨了一系列璀璨夺目的创新——有些还在研发当中，有些则已经投入市场。
其中一项发明便是从座头鲸尖尖的鳍中获得的灵感。这些庞然大物的鳍虽然疙疙瘩瘩，看似会减缓它们速度，但它们却能毫不费力地在水中游弋。21世纪初，工程师发现这些被称为“结节”（tubercle）的凸起其实能产生一种抬升力，降低水的阻力。受其启发，人们设计出了带凸起的桨片和冲浪板尾鳍，而且还申请了将其用在风力涡轮机叶片上的专利。
另一项灵感来自鲨鱼皮的启发。鲨鱼皮表面附着着数十亿名为“细齿”或“鳞突”（denticle）的微型鳞片，它们如锁甲般排列并带有凹槽，可以引导水流，让鲨鱼在水中毫无阻碍地游动。这种结构启发人们设计出了能降低打滑风险的全新汽车轮胎，以及优化空气流动、将碳排放降低1.1%的航空材料。布拉西亚克解释说，鲨鱼表皮上不会积累水藻或者藤壶，因为它们的“皮肤非常难以附着”。材料学家复刻了这种微观结构，用于医院的抗菌表面，以及避免微生物附着船身、影响船只航行速度和适航性的防污材料。
与此同时，公羊角乌贼（ram’s horn squid）等动物也为我们更好地探索海洋带来了灵感。公羊角乌贼利用体内线圈状骨架中的气室来控制自己的沉浮。布拉西亚克解释说，随着乌贼的生长，其体内会出现更多这样的气室。最著名的例子是，这启发了电影制作人詹姆斯·卡梅伦（James Cameron）用来探索马里亚纳海沟（Mariana Trench）的潜水器。
2021年，科学家成功地仿照深海狮子鱼（snailfish）的果冻状结构，创造出以可塑材料制成的可远程操控的软体机器人，它可以承受1.1万米深海的巨大压力。
还有更多的仿生发明正在研发当中。螳螂虾（mantis shrimp）的鳌棒具有极强的抗冲击性，材料学家正在借鉴它的甲壳素结构，开发建筑用的超强材质。还有人则出乎意料地在产生黏液的盲鳗身上找到了时尚灵感——这种粘液中成千上万丝滑但强韧的纤维或将引领下一代纺织品。此外，研究人员还为贻贝的足丝（byssus thread）——将贻贝固定在岩石上的强韧丝状物——独特的抗水蛋白申请了专利，或可基于此开发出用于船舶的抗腐蚀钢材。
蓝色经济“钱”途无量
布拉西亚克认为，海洋仿生学可通过创新产品、设计、专利以及降低若干行业的维护和材料成本等方式产生数额可观的收入。船舶是其中一个重要的领域，该行业每年额外的燃料费用以及清理藤壶等生物污染的成本便高达300亿美元。受鲨鱼皮启发的涂料等仿生防污产品可以抵消此类支出，同时创造出价值将近150亿美元的海洋涂料行业。
根据布拉西亚克的研究，仿生学可为组织工程行业增加数十亿的收入——该行业2017年的销售额达到90亿美元，其中珊瑚和海绵已经日益成为重要的原料。与此同时，水下机器人市场总值预计到2025年将达到接近70亿美元。根据研究人员在2010年的估算，以海洋生物中有待发现、提取的化合物制造的癌症药物价值可以达5000亿到5.7万亿美元。
不过，布拉西亚克认为，人们低估了这一巨大的潜力。他说：“所有这些对海洋经济的概念化都集中在渔业、 游轮旅游、集装箱运输、聚合物开采等领域——但却从未关注仿生学。”在他看来，海洋仿生学不仅可以为经济增长做出显著贡献，还与方兴未艾的“蓝色经济”——亦即从海洋资源的可持续利用中寻求发展的理念——十分契合。
分享海洋宝藏
但人们越来越担心如何公平分享这些收益的问题。布拉西亚克发现，与海洋基因资源有关的数千项专利申请中，98%属于10个国家的机构。一般来说，海洋发现是由少数发达国家取得的，而发现的地点通常位于发展中国家的海域。
特立尼达和多巴哥西印度大学（University of the West Indies）海洋生物学教授茱蒂丝·格宾（Judith Gobin）以加勒比海周边生物丰富的海域为例说道：“如果你看一下文献，就会发现很多已经上市的商业药物都是从加勒比海的海绵和生物体中发现的。”她说，“很多甚至连我们身处加勒比海地区的人都不知道。”她将其中一些科考活动描述为“夜航船”（只是擦肩而过并无后续联系的意思），并解释说即便他们是合法的，也未能分享这些离他国海岸更近的资源所带来的利益。
发达国家有能力挺进鲜有人探索的深海，那里不属于任何国家的管辖。这样一来，这种不平等只会愈演愈烈。但格宾希望，近期达成的公海条约会将各国拉回同一起跑线。格宾解释称，今年六月正式通过的这一历史性条约，要求分享公海中发现的海洋遗传资源产生的科学和经济惠益。格宾作为代表加勒比国家权益的政府间组织加勒比共同体（CARICOM）的顾问参加了条约的谈判。
她说，比经济惠益更重要的是，条约要求各国有义务共享资源，这一点来之不易。理想状态下，这意味着发达国家未来牵头开展的海洋科考活动将让发展中国家的科学家参与进来，共同培训，分享技术和专业知识。格宾表示：“我们应该让当地科学家参与进来，然后提升能力建设。”
布拉西亚克认为，最初推动海洋仿生学的，正是人类共同的求知欲和发现精神。他相信，该学科将成为一股造福海洋的力量。他说：“我认为仿生学最具有吸引力的一点便在于，它首先要求你观察自然，与其互动，对其好奇，试图更好地理解它，并以此为出发点，呵护海洋，成为其保护者。”
翻译：子明
