海膽棘刺的「聽覺」奇蹟：將水流轉化為電力訊號的天然感測器

海膽（學名：Echinoidea）在一般人的印象中，或許只是構造單純的海底生物，擁有堅硬的外殼與可活動的棘刺。然而，在 2026 年初，研究人員揭示了一項令人驚嘆的科學發現：海膽的棘刺具備感知水流運動的能力。當水流繞過這些棘刺時，它們能將物理流動轉化為電訊號，實質上在水流交織中產生了電位差。

這種神奇能力的關鍵在於棘刺內部獨特的「梯度細胞結構」（稱為 stereom）。這是一種由橫樑與孔隙交織而成的複雜網絡，其空隙大小會隨著長度而產生變化。這種梯度設計導致水流分布不均：越靠近尖端，微孔隙變得越小，使得局部的水流速度與壓力隨之增強，進而顯著提升了電覺反應的強度。

這種從水流產生電力的物理機制與「雙電層」（Double Electric Layer, EDL）密切相關。在固體材料與液體的交界處，電荷會在極薄的表面區域發生分離。當水流穿過這種微孔結構時，離子的遷移與雙電層的位移會產生可測量的電位，成功將流動的能量轉化為電壓輸出。

受此自然建築結構的啟發，研究團隊利用 3D 列印技術（包括陶瓷與聚合物材質）成功複製了這種梯度「棘刺」模型。實驗證明，這些人工結構在水流中同樣能產生輸出訊號。更重要的是，具備梯度組織的樣本在電壓輸出方面，比沒有梯度設計的樣本高出數倍，驗證了自然演化結構的優越性。

這項研究的意義遠超生物學範疇，它為開發「自供電式水下感測器」邁出了關鍵一步。未來的感測器將能長期記錄洋流的時空變化，且無需外部電源或複雜的導航系統。這對於海洋地圖繪製與深海環境監測具有重大的應用價值，能大幅降低水下作業的能源依賴。

這次科學突破也為地球的律動增添了新的維度。它賦予了寂靜深海一種全新的「音色」：洋流不再僅僅是無聲的流動，而是透過獨特的形態，轉化為可以被感知的「電子音符」。這並非透過傳統麥克風捕捉，而是藉由大自然的精巧結構，將海洋的呼吸轉譯為電力的旋律。

這種發展再次驗證了自然與科技的深層連結。大自然並非在隱藏科技，而是早已在漫長的演化中將這些技術融入生命之中。而人類的角色，則是學習如何解讀這些隱藏在生物形態中的智慧，並將其轉化為推動文明進步的力量，讓我們與地球的脈動更加同步。