研究人员表示动物毛发结构从夏季到冬季会发生变化以抵御寒冷天气

独特的适应能力使野生动物能够在极端温度下生存，而这种温度会迅速杀死未受保护的人类。例如，某些动物能够承受严寒的天气，这要归功于构成其皮毛的中空毛发的隔热性能。

人们对这些毛发知之甚少，但现在研究人员发现它们的内部结构随着季节的变化而变化。研究人员将于今天(3月17日)在美国化学会(ACS)春季会议上公布他们的研究结果。

“对于某些动物来说，皮毛在夏季和冬季看起来有所不同，”正在进行这项研究的泰勒·米利特说。例如，雪鞋野兔在冬天变成白色，在夏天变成棕色。“但在我们正在研究的动物中，我们发现不仅仅是毛发的外部颜色发生了变化。内部的微观细节也在发生变化，以使这些动物能够在其环境中继续生存。”

米利特是犹他理工大学机械工程专业的本科生，他的导师是化学副教授温迪·沙茨伯格和物理学教授塞缪尔·托布勒。CristinaDeLaViejaMedina是另一位参与该项目的本科生。

沙茨伯格和托布勒教本科生使用扫描电子显微镜(SEM)，该显微镜用电子轰击样品，产生清晰揭示微观细节的图像。

“一旦学生学会了如何使用SEM来研究小颗粒，我们就会让他们自由地研究他们感兴趣的其他样品，”Schatzberg说。“泰勒决定挑选动物毛发。在她引起我们注意之前，我对动物毛发从来没有特别感兴趣，但它很迷人。”

自称喜欢户外活动的米利特听说过叉角羚的毛发是中空的，但没有人对此了解得更多。“所以我决定将其切开并使用扫描电镜看看发生了什么，”她回忆道。就上下文而言，叉角羚毛发的长度范围为5至15厘米(小于6英寸)，具体取决于其在动物身上的位置。羚羊毛发的平均直径为440微米。

然后她问导师是否可以做额外的学习。她选择了大型猎物，因为其他机构之前的研究主要集中在绵羊或美洲驼等家养动物上。“没有人涉足野生动物，因为获取它们的毛发比较困难，”米利特说。

除了叉角羚之外，她还选择了黑尾鹿和落基山麋鹿，这些猎物都可以在校园附近找到。她从当地野生动物标本剥制师和犹他州野生动物资源部门(负责收集被汽车撞到的动物)获得了冬季和夏季动物毛发样本。

Millett和DeLaViejaMedina将毛发切开，镀金以提高SEM图像分辨率，然后检查并测量海绵状的内部结构。这些结构由随机集合的微小空腔或气穴组成，类似于凌乱的蜂窝。

学生们发现，在夏季和冬季的头发中，头发周边附近的气穴比核心处的气穴小得多。此外，这三个物种的冬季毛发比夏季毛发具有更大的气穴。在长耳鹿中冬季气穴的平均直径为26微米，而夏季气穴的平均直径为13微米。

因此，夏季头发的核心比冬季头发更密集。“这非常有趣，因为这些口袋形成了一个绝缘屏障，可以让动物在冬天保持温暖，”米利特说。

为了确定这些发现是否适用于其他动物，包括熊、山狮和山猫等掠食性物种，米利特正在联系世界各地的动物园以获取毛发样本。沙茨伯格指出，研究人员还想评估地理位置和气候如何影响结果。

“只有我们地区是这样吗?季节之间的温差有多大?有时这里夏季和冬季的温差非常大，”她说。“所以有所有这些变量需要检查。”

米利特正在考虑如何应用结果。一种潜在的应用是用于房屋和野营装备的合成绝缘材料。