DNA螺旋特性在仿生学中的应用

DNA 的螺旋特性在仿生学中的应用

DNA 的特性很多，从中选取其双螺旋结构的特性查找与仿生学相关的文献，可以了解到螺旋特性在仿生学中有较为广泛的应用。

DNA 双螺旋模型认为，必须由两股核苷酸碱基的任意排列顺序，来决定高度有序的DNA 三维结构。它由两条右旋但反向的链绕同一个轴盘旋而成，就像一个螺旋形的梯子，生命的遗传密码就可在梯子的横档上。这种螺旋结构模型，不但增强了生物自身的生存能力，也激发了人类的创造灵感。

2000多年以前，古希腊科学家阿基米德发明了螺旋式的水渠；我国古典哲理《易经· 八卦太极图》的图案也是螺旋形的；有的田径动运场、楼梯的设计是螺旋形的；在流体工程技术方面, 人们创造出了具有螺旋线形状的水轮机导管, 从而降低了水在导管里运输过程中的能量消耗；还有锄草机上的切刀也是按照螺旋线原理来设计的；建筑师们参照车前草叶片排列的数学模式, 设计出了新颖的高楼, 使高楼的每个房间都能获得最佳的通风、采光效果。受到DNA 双螺旋结构的启发，新加坡的设计师设计了象征“生命延续，更新与生长”的新加坡双螺旋大桥。新加坡双螺旋大桥是世界上首个双螺旋的人行天桥。该桥的设计理念是让大桥呈曲线显示和两端的人行道联合在一起。用高强度的曲形双相钢代替螺旋线与直线，两者之间的连接采用焊接。

自然界中生物生存的能量绝大部分来自太阳，树叶便是利用太阳能的最佳范例。植物中的车前子的叶片呈螺旋状排列，其叶片夹角为137°30′30″，使所有空间被充分利用并得到了最充分的阳光。仿照车前子呈螺旋状排列的特征，匠心独具的设计师们构想出空间呈螺旋状排列的建筑，不但充分利用了空间，而且调节了日光辐射。

根据DNA 的螺旋特性，在一定条件下得出其结构参数，推广到自然界中的螺旋结构物体的参数方程，就可以求出物体在三维空间的数据点集，进而也就得到物体在三维空间的坐标，这样就描述出物体在三维空间的原轮廓。

由此可见, DNA 螺旋结构的仿生学可以应用在人们生活的方方面面, 随着科学技术的发展, 人类不断的探索和努力，DNA 螺旋结构必将更好的造福于人类。

参考文献：

[1] 赵文东，于振洋，詹永照. 构造螺旋结构推导物体的三维数据集. 洛阳工业高等专科学校学报, 第17卷第2期 2007年4月.

[2] 亓萌，徐力立. 螺旋结构的启示. 建筑设计研究, 第25卷第2期 2007年9月.

[3] 石建华. 生物螺旋结构的奥妙与应用. 生物学通报, 2007年第42卷第9期.

[4] 叶青会，陶健，俞冬良，李忠学. 仿生学原理在空间结构中的应用. 结构工程师, 第26卷第3期2010年6月.