（图片来源：Valentyna Chukhlyebova/Shutterstock） 超人是钢铁之躯。 我们不可能像他那样。 但是，你知道吗？ 每盎司重量，我们的骨骼都比钢铁更坚固。 那么为什么人们总是骨折呢？ 这是因为骨骼也很轻且有弹性，并且击打的速度和角度背后的物理学使得强度测量变得毫无意义。 这就是为什么空手道专家可以用手打碎砖块，但滑倒在冰上后也可能折断手指的原因。 对心脏骤停者进行过快的心脏按压可能会折断肋骨。 慢慢地进行，则没有问题。 骨骼的强度和柔韧性让科学家们惊叹了几十年。 今天发表在《科学》上的一篇论文深入探讨了骨骼为何如此特别的原因。
一路盘绕
骨骼主要由胶原蛋白和一种称为碳酸盐取代羟基磷灰石的晶体矿物质构成。 大约一个世纪前，科学家们发现骨骼的结构就像绳索，由多股相互交织的线圈组成。 单独一根线很脆弱。 但是把它们编织在一起，你就会得到可以拉动或悬挂数百磅的绳索。 同样，在骨骼中，有一种螺旋形的主题，无论你观察哪个层面都会重复出现。 这种结构在骨骼层中从宏观到纳米级重复了九到十个数量级——就像一个俄罗斯套娃，其多个小雕像越来越小，但看起来大致相同。 现在，新的技术进步让研究人员可以观察骨骼中最小的组成部分。 研究人员使用扫描透射电子显微镜来观察微小的骨骼微晶。 在从多个角度观察以构建 3D 图像后，他们发现他们在 5 纳米分辨率下看到的玫瑰形晶体也呈绳索状结构——这与他们在其他每个分辨率级别看到的情况完全相同。 这是一个科学家们称之为分层配置的例子。 这种结构以前曾在骨骼的较大尺度上被观察到，但从未在如此微小的结构中被记录下来。 研究人员还观察到这种尺度下微晶和胶原蛋白之间复杂的混合。 “骨骼确实既坚固又柔韧，这得益于它的分层组织，”伦敦帝国理工学院生物医学材料和再生医学教授、该论文的合著者 Molly M. Stevens 说。 “我们应该向大自然学习如何重现多层嵌套的组织。” 这项工作可以帮助研究人员在涉及骨骼的各个领域，例如骨骼学、法医学和考古学。 尽管骨骼是工程学的一大奇迹，但它仍然会随着时间的推移而变弱。 但有一个简单的方法可以对抗这一点并保持骨骼的柔韧性。 “锻炼，”史蒂文斯说。
