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【为什么动物用钙作为骨骼材料，而不是其它金属，或者碳纤维材料？】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 ， 金刚狼所向披靡 ， 很多人可能因此幻想过如果自己也拥有一副这样的合金骨骼该多好 。
在自然界中 ， 动物有两种普遍的骨骼形式 ， 要么是像许多节肢动物那样拥有坚硬的外骨骼 ， 这种情况下骨骼成分主要是碳酸钙；
图源：Hans Hillewaert
要么是像人类 ， 以及其它脊椎动物那样拥有内骨骼 ， 这种情况下骨骼的主要成分是磷酸钙 ， 或者准确地说是羟基磷灰石 。
无论动物用哪种骨骼形式生存 ， 它主要应用到的材料就是钙 。
那么问题就来了 ， 为什么动物在进化的时候选择钙 ， 而不是其它金属呢？
众所周知 ， 在地壳中钙的含量并不是最多的金属元素 ， 铁和铝的含量都比它多 ， 同时钙也不是人体唯一应用的金属材料——我们的身体充满各种金属 。
但是 ， 动物就是偏偏选择了钙作为防御和支撑结构的材料 ， 是不是很有意思 。
钙骨骼很强 ， 但并非最好的选择！
很多人可能都认为我们的骨骼很脆弱 ， 所以希望打造一个钢铁骨骼 ， 金刚狼的创作者估计也是这么认为吧 。
其实 ， 钙化合物作为骨骼可以是非常强大的 ， 羟基磷灰石的抗拉强度为150MPa ， 破坏应变为2% ， 断裂韧性为4MPa(m)? 。
如果羟基磷灰石像钢铁一样致密 ， 那么它会比钢铁坚固很多 ， 有人测算过 ， 人骨的强度至少是钢铁的五倍 。
之所以骨骼会被钢铁击碎 ， 其实原因就在于骨骼并不是完全致密的 ， 它是由管状、中空的结构组成 。
这种结构可以更好地承受压力 ， 同时保持更轻的重量 ， 事实上我们的骨骼只占我们体重的六分之一左右 ， 这样运行起来比较节能 。
据信 ， 铁的氧化还原反应的活化能与人体产生羟基磷灰石所需的ATP能量是相似的 ， 但如果人体打造一副钢铁骨骼 ， 并以羟基磷灰石相同的形式存在 ， 它可能最少要重3到5倍 ， 这对于生命活动十分不利 。
总的来说 ， 在自然界中很难找到像钙化合物这样优秀的架构材料 ， 不过就我们现在的科技而言 ， 在工业生产的材料中 ， 现在的骨骼肯定不是最好的身体选择 。
其中钛合金就可以做到在和骨骼一样重量和体积的情况下 ， 却比骨骼拥有更好的参数 。 比如钛合金的应力要比同等重量的骨头高1.3倍 ， 强度是骨头的5倍 。
图：一种钛合金材料
最重要的是钛合金的抗拉强度达到500MPa ， 如果我们有一个钛合金骨架的话 ， 我们可以承受更重更大的身体 ， 估计也基本不需要细胞去修复骨骼 。
图：与头发对比的碳纤维
另外 ， 现在碳纤维材料被普遍运用在假肢等领域 ， 帮助人类和其它动物重塑身体 ， 而且已经被证明 ， 它可以给人类带来比现有骨骼更好的效果 。
这里有一个比较有意思的案例：
奥斯卡·皮斯托瑞斯是南非短跑运动员 ， 不过他的失去了双腿 ， 取而代之的是一双碳纤维复合材料制成的腿跑步 。
奥斯卡 ， 图源：Jim Thurston
有意思的地方就是 ， 经过系统的科学分析最终得出结论 ， 他的人造腿给他带来了不公平的优势 ， 他一度因此无法和身体健康的跑步者比赛 。
如果许多金属是因为它们太重了 ， 而没有得到生物青睐的话 ， 那么这些合金材料 ， 以及更高端的碳纤维材料为什么没有得到选择呢？要知道作为碳基生命 ， 我们以及地球的其它生物是非常懂得利用碳的 。
其实 ， 所有的答案就在于地球的动物是如何得到骨骼的 。
