自古以來的困惑
我們經常可以在不經意間見到壁虎倏然的從牆壁上飛奔而過，並且往往引起一陣喧囂；不僅如此，偶然抬頭，還可見它倒行於天花板上，甚至有時連動也不動，感覺上地心引力好像跟它一點關係也沒有，更讓人驚奇的是，即使是在光滑的表面，像是玻璃、瓷磚，也都難不倒壁虎。我們不禁要問，究竟它們是怎麼辦到的？事實上人類對壁虎現象的觀察早已歷時了數千年，早在 公元前四世紀，西方三哲之一的亞里斯多德(Aristotle , B. C. 384-322 )就曾為壁虎現象所吸引，並 在《動物自然科學史》 ( Historia Animalium ) 的第九章中提到關於他對壁虎的見解：『壁虎即使是以頭部在下的姿態，也能夠繞著一棵樹到處地跑來跑去』，那麼到底壁虎是怎麼辦到的？為何當我們將雙手合十，不能達到同樣的效果？
《圖 9 人類自古已發現壁虎那獨特的吸附能力，似乎早已見怪不怪》( This photo was taken by author )
《圖 10 壁虎腳下從巨觀到微觀的層級構造圖 (1)(2) 巨觀下的壁虎與壁虎腳
(3)(4) 脊狀肉瓣上的剛毛陣列
(5) 微觀下的剛毛與匙突結構。此SEM照片經牛津大學材料系，於高解析度掃瞄式電子顯微鏡下協助拍攝，特此感謝。 》(This photo was taken by Tsu-Te Chu, Department of Materials, University of Oxford )
肉眼看不見的世界
壁虎腳底下的玄機，早就引起科學家的注意，仔細了解壁虎的構造，或許能找到一點線索。科學家於是對體長可達三至 四十公分 ，重達二到 三百克 的大壁虎進行觀察，希望能明白像如此大型的壁虎，卻依然能夠產生黏著的原因。肉眼可見的範圍下，可明顯看見壁虎具黏著能力的腳趾尾部有著特殊的組織，在足腹柔軟的黏著足墊 (toe) 上具有呈現一條條弧狀、如同多道波紋漣漪皺褶的脊狀肉瓣 (lamellae) ，長約 1m m~ 2m m ，一九六五年加州大學的芮巴爾 (R. Ruibal) 與恩斯特 (V. Ernst) 因掃瞄式電子顯微鏡 (scanning electron microscope, SEM) 的幫助，發現壁虎的脊狀皮瓣上存在著錯綜複雜的組織結構，從他們的發現開始，壁虎腳下那不為人知的世界才逐漸展現全貌。在越來越多科學家的共同努力下，人們於是恍然大悟原來在壁虎的脊狀皮瓣上還均勻覆蓋著一根根如毛髮般，稱為剛毛 (seta) 的陣列結構。每根剛毛的長度在 30~130 μ m 之間，直徑則為 5~10 μ m ，約為人類頭髮的 1/10 。它們主要是由天然的 β 角質素所形成，除此之外，每一根剛毛的末端 (tip) 還具有如樹枝狀的分支 (branch) ，進一步分叉形成數量介於 100~1000 根為數不等、直徑在 0.1~0.2 μ m ，稱為匙突 (spatulae) 的結構組織。整體而言匙突底部的肉柄 (stalk) 與剛毛連接，另一端則與外型狀似扁平三角形，寬度約 200
n m 、厚度約 0.01 μ m 的末端結構相連，就好似一把湯匙，它靠著扁平的匙部與物體作近乎點狀的接觸，成為壁虎真正與表面進行接觸的結構。
《圖 11 壁虎腳底組織在SEM顯微鏡下的奈米層級構造 (1) 如毛毯般披覆的剛毛組織 (參考尺度50微米) (2) 整齊排列的剛毛陣列
(3) 單根剛毛 (參考尺度20微米) (4) 剛毛末端的匙突結構(參考尺度1微米)》
(courtesy of Prof. Kellar Autumn, Lewis & Clark College,
Portland Oregon http://lclark.edu/~autumn/ )
壁虎的腳掌，藉著柔軟的足墊 — 脊狀皮瓣 — 剛毛 — 匙突的層次化結構，因此能夠輕而易舉的與各式各樣表面作出近乎完美的貼合，無論是多麼粗糙或平滑的表面，在微觀下壁虎透過這樣的組織結構都能進行絕佳的接觸行為，在功能上就好比是能夠深入口中每個齒縫的牙刷刷毛一般，那樣的柔軟卻又堅韌充滿彈性！
《圖 12 透過科學家的不斷解讀，逐漸還原出壁虎的神祕能力》( This photo was taken by author )
創造奇蹟的真相
二千多年來人類為了解開壁虎獨特能力的原因，做了不少假設，例如：壁虎可能腳上擁有吸盤而產生吸力？或是腳上分泌出像膠水的黏液？依靠靜電作用？許多諸如此類的想法，隨著近代科學與奈米科技的發展，如今這些假設在經過科學實驗後逐一遭到否定。直到公元兩千年由美國奧勒岡州路易斯 — 克拉克學院生物學系的奧特姆教授(Kellar Autumn)與其研究同僚，透過實驗的間接證據支持壁虎黏著運用分子間作用力的假說，並於公元二零零二年進一步提出直接證據，證明壁虎黏著主要所運用的，就是大自然間最微弱的分子間作用力，自此才逐漸還原出壁虎黏著的真相。
