（请补充作者简介，可包含作者姓名、单位及研究方向等）

罗昱，中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员，从事植物细胞内膜运输和膜脂功能的研究。

孔子说“三人行必有我师”。其实，广袤大自然中的生物也可以成为我们人类的“老师”——它们为了适应环境的挑战，演化出了各种各样的特性。而人类也不断从中寻找灵感，发展仿生学研究，使得生活更舒适更便利。

你知道吗？高速列车的流线型车头、防震的安全头盔、光滑的潜水服、灵活的救援机器人……这些都是仿生学在生活中的应用。

让我们这就来聊一聊这些奇思妙想背后有什么有趣的故事。

01 新干线的速度和翠鸟的喙

早在1964年，日本就有了第一条新干线，而且早期新干线的时速就已经接近每小时200公里。但每当它驶过隧道的时候，总会发出一声巨响，让人难以忍受。随后，人们发现这是空气动力学的原因所致：当火车驶入隧道的时，就像一个活塞推入一个泵中那样，火车头快速压缩空气形成冲击波。当火车离开隧道，冲击波迅速释放从而发出爆破声。此外火车前方压缩的空气也增加了行车阻力，限制了火车的速度。

到了20世纪90年代，工程师中津英治（同时也是鸟类爱好者）发现，翠鸟有着长而尖的喙，当它从空中快速俯冲入水面捕鱼时，它的身体能流畅地穿破水面滑入水中而不是撞击水面。后来，工程师们通过模仿翠鸟的喙，造出了速度更快，噪音更小的新型高速列车。

（此处建议增加一两句话作为图片说明）新干线列车车头从呆萌的圆锥形进化为优雅的流线形，从此告别爆炸音，并获得更快的速度和更低的能耗。

02  LED灯与萤火虫

除了形态上的模仿，如今仿生学不断实现突破，已进入微观甚至细胞水平。其中最常见的一个例子，就是我们每天都要使用的LED（发光二极管）。

在日常生活中，LED除了作为照明灯，还广泛应用于电子显示屏，如电视、电脑和手机屏幕。比起其他传统的耗电大、发热大或者易损坏的照明灯，LED具有良好的光转化效率，但还是有很大一部分光会反射回内部造成发光损耗。怎样减少这种损耗？科学家们寻寻觅觅，找上了萤火虫。

世界上有两千多种萤火虫，广泛分布在亚洲和美洲温暖潮湿的环境中。萤火虫发光，依靠的是其腹部的发光器官——器官内的光细胞被许多小管结构包围，光细胞利用小管提供的氧气、细胞内的荧光素、催化荧光素发光的荧光素酶，以及提供能量的ATP进行化学反应，发出荧光。了不起的是，萤火虫发出荧光的能量几乎能完全转化为光而不是热，这样它就可以免于把自己烫死的隐患。比利时生理学家Jean Pol Vigneron在一次中美洲的科研考察中被满眼的萤火虫激发了灵感，他将一些萤火虫带回实验室仔细观察它们的发光器官。萤火虫发出的光会经过体表的一层蜡质发射到体外，而光在蜡质里面传递比空气中慢，这意味着有一部分光会反射回体内从而使得发出的光变暗——但事实上，萤火虫发出的荧光并没有明显变暗！通过扫描电子显微镜的观察，科学家发现萤火虫的蜡质层里有着特殊的结构，如纳米级别的嵴和交错相叠的鳞片（就像工厂的屋顶），而绝大部分的荧光正是通过这些结构的锋利边缘释放出来。

就这样，科学家模仿萤火虫发光器官蜡质层的特殊结构，为LED灯增加了一层毫米级别的包衣。这使得LED灯的发光效率提升了55%，也就是说，在消耗更少电的同时能够发出更亮的光。

（此处建议增加一两句话作为图片说明）通过模拟扫描电镜下萤火虫发光器官表面的鳞片结构，增加了纳米涂层的新型仿生灯比传统灯亮度明显增强。

03 向章鱼学习“隐身”

从陆地到深海，一个奇特的生物——章鱼引起了许多科学家的兴趣。

章鱼拥有非脊椎动物中最大的大脑，此外，它们还具有“隐身”的能力，能依环境在毫秒间内改变自己皮肤的颜色乃至质地，以巧妙地模仿粗糙的珊瑚或者光滑的岩石。利用这种超能力，章鱼能在水下不露声色地突袭游过身边的猎物，并通过皮肤颜色进行交流。如果能够模仿章鱼制造出能依环境变化的隐身衣，会是多么酷！研究发现，章鱼改变颜色是依靠皮下的色素细胞，包括黑色、棕色、橙色、红色、黄色，甚至银色，金色等。色素细胞就像一个个不同颜色的彩色气球，当气球充气后颜色变浅，气球变小后颜色则变深。章鱼正是通过调节不同色素细胞的形态，来改变整个细胞层的组合颜色。更为神奇的是，章鱼不是通过眼睛而是通过皮肤来感知周围环境颜色的变化。

现在，科学家已经研发出可以从平面向三维特定形状转化的延展材料，以模仿章鱼的颜色细胞。这意味着我们离“隐身”又近了一步。（此处说法是否准确，请老师确认—可以这么说）

仿生学一直在不经意间慢慢改变我们的生活。在不远的未来，仿生学还将会给我们带来什么样的惊喜？让我们继续努力，拭目以待。