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“金蝉脱壳”是人们熟知的一种生命现象，自然界中许多动物都有这种换壳的本领。浙江大学最新研究发现，这种“换壳”过程是受一个“开关”控制的：在“关”的信号下，矿物在体内储存并为新壳准备，而当“开”的信号一出现，新壳就快速生成。

这一研究成果是由教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、浙江大学化学系教授唐睿康的课题组完成，相关论文《受甲壳动物换壳启发基于镁—天冬氨酸的结晶开关》发表在12月7日《美国科学院院报》上。

课题组选取了卷甲虫（俗称“西瓜虫”）作为生物模型。此前的研究发现，在换壳前体内的参与成壳的碳酸钙处于一种非晶态，而在镁离子的作用下，这些不稳定的非晶态的碳酸钙保持在一种“亚稳定状态”，从而可以作为矿化前体在生物体内富集并存贮，为新壳的快速生成做好物质准备。但是，生物怎么能够精确地启动换壳程序，使矿物从“亚稳定状态”在短时间内完成结晶，对科学家来说是一个谜。

课题组找到了这个“开关”。他们对处于换壳时期的卷甲虫进行了研究，发现富含酸性氨基酸如天冬氨酸的蛋白质是另一个关键的信号。在它的作用下，卷甲虫立即启动换壳过程，促使处于准备状态的矿物质前体迅速走向“稳定状态”，从而形成新壳。在自然状态下，这个过程在短短的数小时内完成。

“事实上，镁离子和酸性蛋白质共同构成了一个生物界中‘开关’。”唐睿康解释说，动物的换壳过程可以理解为一个“结晶”的过程，矿物质在这个过程中经历了非稳定态、亚稳定态和稳定态。镁离子是一个“关”的信号，暂时关闭了结晶过程，延长了碳酸钙非结晶状态；而酸性蛋白是一个“开”的信号，它的出现结束了矿物的非结晶状态，促发了矿物质的迅速结晶。课题组通过镁和酸性氨