切叶蚁和中学生的分数有什么共同点？一张满是金属牙的嘴巴。
微小的节肢动物，如蚂蚁、蜘蛛和蝎子，通常会咬、蜇或以其他方式刺穿坚硬的材料，如木材和皮肤。这是一项了不起的壮举，因为即使我们拥有强壮的下巴肌肉，人类也难以咀嚼一块牛肉干（更不用说一大块树皮）了。
但是新的研究揭示了是什么赋予了一组切叶蚁（Atta cephalotes）咬边。研究人员说，科学家们使用强大的显微镜发现了一个编织在蚂蚁下颚生物结构中的锌原子网，使它们具有一套不锈钢刀的耐用性。锌的这种平滑分布使蚂蚁牙齿的边缘形成一个细点——并且可以长时间保持锋利。
“拥有这种材料的小动物，它们的肌肉与我们的相比是微观的，”俄勒冈大学的生物物理学家、该研究的主要作者罗伯特·斯科菲尔德告诉 Live Science。他说，诀窍在于蚂蚁和其他金属口节肢动物利用它们锋利的咀嚼器精确施加适量的切割力来切开叶子或隐藏。
Schofield 和他的团队从之前的研究中了解到，蚂蚁的牙齿含有大量的锌。但他们并不确切知道这些金属原子是如何排列的，以及这如何帮助蚂蚁咬人。通过在离子束显微镜下检查切叶蚁牙齿咬前和咬后的材料组成，研究人员能够计算出牙齿的硬度、锋利度和耐用性。
蚂蚁的下巴或下颌骨与你的有很大不同。“蚂蚁不太依赖下颌骨来加工食物，”巴西巴拉那联邦大学的生态学家 Cristian Klunk 说，他没有参与这项研究。但是他们确实将它们用于几乎所有其他任务，从防御到家庭装修，因此他们需要使它们保持最佳状态。
您的牙齿覆盖着一层牙釉质，这是一种富含钙的物质，是人体中最坚硬的物质。如果您在电子显微镜下观察一点牙釉质，您会注意到钙和磷酸盐分子在碳、氢和氧原子周围形成厚实的晶体矩阵。这些晶体是保持牙齿坚固的原因——但它们也是防止牙齿变得锋利的原因。
相比之下，蚂蚁下颌骨内侧边缘的细小锯齿状“牙齿”涂有光滑的蛋白质混合物，并与锌交错。这种被称为“重元素生物材料”(HEB) 的材料很容易与人类牙釉质的强度相匹配。它还使蚂蚁的牙齿更适合切片和切块，因为在牙釉质中发现的块状磷酸钙晶体不能形成非常锋利的边缘——这就像试图“用大块的砾石”制作一把刀，斯科菲尔德说。然而，锌不会形成块状晶体。相反，它在整个蛋白质混合物中保持均匀分布。这种良好的一致性允许牙齿的锋利边缘。
金属加固并不止于蚂蚁牙齿。其他无脊椎动物也将锌或类似的金属锰编织到它们的小工具箱中。斯科菲尔德和他的团队发现，巨型蛤蜊蠕虫的颌骨中含有高达 18% 的锌。同样，蝎子的刺和蜘蛛的尖牙混合了锌和锰原子，以确保这些细长的针状结构可以刺穿坚韧的肉体而不会断裂。
Schofield 和他的团队计算出，在无脊椎动物的外骨骼中添加锌或锰后，它们刺穿坚硬材料所需的力平均减少了 60%。“因为锌更耐磨，”斯科菲尔德说，“一段时间后，它就会变得非常不同。”
