想象一下与开场问题“动物、植物还是矿物？”一起玩“20个问题”游戏。对于古老的海虫Perinereis cultrifera（至今仍然存在），答案出奇复杂。与其他捕食性毛虫一样，这种物种的下颚由结构蛋白质和离子构成。这些动物利用这些坚硬的口器来咬碎、粉碎和消耗食物。这些下颚的特殊组成和行为使得研究人员用一个新术语来描述它们：生物金属。这个概念现在正成为生物物理研究的新兴领域。生物金属有什么不同之处？科学家们此前使用“类金属生物材料”或“具有类金属性能的生物材料”等词汇来描述强度或电导率类似于金属的生物物质。然而，生物金属的定义更为具体。研究人员通过三个主要特征对其进行分类：硬度、对应变的反应方式，以及离子和蛋白质形成的结构。根据AIP出版的《生物物理评论》上发表的一项研究，维也纳工业大学和维也纳大学的科学家们研究了海虫下颚的类金属行为。他们的目标是帮助澄清生物金属与其他自然材料的区别。金属离子增强下颚尖端的硬度，研究小组首先使用纳米压痕法测量下颚的硬度，这是一种在微观尺度上压入材料的技术。他们将这些测试与化学分析和详细成像相结合。结果支持了早期研究的结果，表明金属离子在下颚尖端的浓度高于中心区域。这种更高的浓度可能有助于使尖端更坚硬，更适合咬合和粉碎。随后，研究人员使用不同的压痕深度对下颚进行测试。他们发现了一种意想不到的效应，这种效应在铜和银等金属中也可以看到。这种现象被称为Nix-Gao纳米压痕尺寸效应，意味着材料的较小区域可能更难以凹陷。在虫子下颚中，微小区域跨越的应变变化更加尖锐，似乎增加了原子结构内部缺陷的相互作用，产生了特征性的尺寸效应。海虫下颚的行为与普通金属并不相同 尽管下颚与熟悉的金属共享几个特征，但它们也拥有使它们与众不同的机械性能。“毛虫的下颚也表现出尺寸依赖的弹性。这是生物金属与标准晶体金属（如铜或银）相比的一个显著特征，”作者Christian Hellmich说道。研究小组使用数学模型来解释这些不寻常的弹性效应可能在原子水平上是如何产生的。然而，Hellmich指出，研究人员仅仅开始理解这些自然材料。自然可能会激发新材料的灵感。“我们计划通过研究更多物种来扩展实验数据库，以完善理论概念并进行专门的计算，也许最有趣的是，探索基因干预与相应的材料设计空间之间的联系，”他说。“所有这些都让人对自然中所发现和产生的美丽、优雅与精致感到真正的兴奋。”