在电影《X战警》中，金刚狼的全身骨骼被换成了艾德曼合金，凭借这一套金属骨骼，金刚狼兵不血刃，许多东谈主可能因此幻思过如果我方也领有一副这样的合金骨骼该多好。

在天然界中，动物有两种宽绰的骨骼神气，要么是像许多节肢动物那样领有坚韧的外骨骼，这种情况下骨骼因素主若是碳酸钙；

图源：Hans Hillewaert

要么是像东谈主类，以过甚它脊椎动物那样领有内骨骼，这种情况下骨骼的主要因素是磷酸钙，或者准确地说是羟基磷灰石。

无论动物用哪种骨骼神气生计，它主要应用到的材料即是钙。

那么问题就来了，为什么动物在进化的时候聘用钙，而不是其它金属呢？

无人不晓，在地壳中钙的含量并不是最多的金属元素，铁和铝的含量王人比它多，同期钙也不是东谈主体惟一应用的金属材料——咱们的肉体充满多样金属。

然而，动物即是偏巧聘用了钙动作细心和复古结构的材料，是不是很有真理。

钙骨骼很强，但并非最佳的聘用！

许多东谈主可能王人以为咱们的骨骼很脆弱，是以但愿打造一个钢铁骨骼，金刚狼的创作家揣摸亦然这样以为吧。

其实，钙化合物动作骨骼可以曲直常强大的，羟基磷灰石的抗拉强度为150MPa，繁芜应变为2%，断裂韧性为4MPa(m)½。

如果羟基磷灰石像钢铁一样紧密，那么它会比钢铁坚固许多，有东谈主测算过，东谈主骨的强度至少是钢铁的五倍。

之是以骨骼会被钢铁击碎，其实原因就在于骨骼并不是所有紧密的，它是由管状、中空的结构构成。

这种结构可以更好地承受压力，同期保握更轻的分量，事实上咱们的骨骼只占咱们体重的六分之一傍边，这样运行起来比较节能。

据信，铁的氧化规复反映的活化能与东谈主体产生羟基磷灰石所需的ATP能量是相似的，但如果东谈主体打造一副钢铁骨骼，并以羟基磷灰石斟酌的神气存在，它可能最少要重3到5倍，这关于生命行动十分不利。

总的来说，在天然界中很难找到像钙化合物这样优秀的架构材料，不外就咱们当今的科技而言，在工业分娩的材料中，当今的骨骼详情不是最佳的肉体聘用。

其中钛合金就可以作念到在和骨骼一样分量和体积的情况下，却比骨骼领有更好的参数。比如钛合金的应力要比同等分量的骨头高1.3倍，强度是骨头的5倍。

图：一种钛合金材料

最垂危的是钛合金的抗拉强度达到500MPa，如果咱们有一个钛合金骨架的话，咱们可以承受更重更大的肉体，揣摸也基本不需要细胞去开垦骨骼。

图：与头发对比的碳纤维

另外，当今碳纤维材料被宽绰诈欺在假肢等边界，匡助东谈主类和其它动物重塑肉体，何况仍是被讲明，它可以给东谈主类带来比现存骨骼更好的效用。

这里有一个比较有真理的案例：

奥斯卡·皮斯托瑞斯是南非短跑贯通员，不外他的失去了双腿，拔赵帜立汉帜的是一对碳纤维复合材料制成的腿跑步。

奥斯卡，图源：Jim Thurston

有真理的场所即是，经过系统的科学分析最终得出论断，他的东谈主造腿给他带来了不公谈的上风，他一度因此无法和肉体健康的跑步者比赛。

如果许多金属是因为它们太重了，而莫得得到生物深爱的话，那么这些合金材料，以及更高端的碳纤维材料为什么莫得得到聘用呢？要知谈动作碳基生命，咱们以及地球的其它生物曲直常懂得利用碳的。

其实，通盘的谜底就在于地球的动物是若何得到骨骼的。

发现的最早骨骼动物之一Cloudina，图源：SHUH>AI XIAO/VIRGINIA TECH

为什么进化聘用了钙？

在5.5亿年前，动物是不存在骨骼的，至少在此之前莫得任何领有骨骼的动物被保存了下来。

事情的回荡发生在能够6.35年到4.85亿年前，这个时间海洋发生了一系列化学变化，其中包括海洋岩石因素从白云石到石灰石回荡，而动物的骨骼亦然跟着岩石因素变化驱动出现的。

除了在本领节点上石灰石激增与动物骨骼出现高度联系外，参议东谈主员还发现了一个事实，那即是与白云石比拟，石灰石中包含的文石和方解石的晶体造成速率更快，所需能量更少。

换句话说，如果动物要利用白云石制造含钙骨骼的话，它需要破费更多的能量，或者说这样的插足根底不值得。

图：石灰石

白云石是在海洋中氧气含量很低的时候造成的，参议东谈主员以为石灰石含量突入激增的原因是，地球在阿谁阶段含氧量激增导致岩石氧化的缘由。

相似的化学历程也发生在陆地——以致可能比海洋中愈加浓烈，然后在雨水的冲刷下，大量的石灰石涌入海洋，并把钙离子推向海洋中第五丰富离子的地位（在金属离子中仅次于钠离子和镁离子），这进一步鼓励了骨骼进化。

生物的进化荒谬心爱飞速取材，它们会花很长本领去找到最适应生计的材料，然后利用并优化这些材料。

一般而言，生物聘用材料会有两个垂危的考量标的，一个是利用这种材料需要浮滥些许能量，另一个即是这种材料的丰富度，获取材料是否浮浅。

图：金属钙化学性质很豁达

如果动物发祥于海洋，那么毫无疑问，在海洋中（石灰石之后的海洋）钙的含量是适应步调的，它的含量荒谬丰富。

一般情况下钛合金的强度会很高且很轻，曲直常可以的骨骼材料，同期钛在地壳中也十分丰富，然而它在地球上主要以二氧化钛神气存在，不溶于水，换句话说生物很难利用这种材料。

另外一个能量标的，钙关于动物而言可能是逾额完成的，因为钙化合物的许多氧化反映是开释能量的历程，动物可能在提真金不怕火钙化合物的时候还得到了能量。

正因为如斯，有一些参议东谈主员以致以为，动物取得含钙的骨骼的领先原因可能是因为在代谢历程中产生了含钙废料，最终被利用成骨骼。

天然，地球生物荒谬善于利用碳，然而要通过生物历程得到碳纤维曲直常勤快的，它需要无数能量，工业上得到碳纤维就在超高温度下完成的。

图：鳞角腹足蜗牛是已知惟一利用铁制造外骨骼的动物

终末

地球生物聘用钙而不是其它金属动作骨骼，除钙自身属性可以除外，最大的助攻是地球自身，钙是地壳中第五丰富的元素，何况荒谬容易被生物利用。

是以，如果别的星球自身的材料和地球有很大的不同j9九游会真人，那么生物有其它聘用是所有有可能的。