你没看错,杭州,南京,我们来了!这是科学松鼠会系列讲座的第2-4期,主讲者是我们的老朋友,来自台湾的王道还先生,北京的同学还记得去年的2个小时吗?讲达尔文他都让我们笑了那么多。江南的同学们,你们有福啦。
王道还·人类自然史系列讲座(上海/杭州/南京);3月26-28日
主办方:科学松鼠会
特约支持:兴业全球基金
门户网站合作:新浪科技
视频合作:土豆网
特别鸣谢:东方早报、虾米网、先锋书店
主持人:姬十三
每场均有神秘嘉宾,敬请期待
媒体联络:marilynma82@gmail.com
上海站
主题:人类特异的性象(sexuality)
地址:上海东方艺术中心演奏厅
(地图在这里:http://www.shoac.com.cn/rhddy.asp)
时间:2010年3月26日19:30-22:00
报名人数:250人
介绍:性象就是与生殖直接有关的解剖、生理、行为特征,包括两性关系。人属于哺乳类,但是人类的两性关系却像鸟类。难怪诗人会以「在天愿为比翼鸟」讴歌爱情了。但是,人为什么会演化出这种两性关系?
(讲座免费,但上海站讲座需要领票入场,领票的相关事宜我们会在确认邮件里说明,请仔细阅读,未得到确认的肯定进不来)
杭州站
主题:达尔文与达尔文革命
地址:杭州贝塔咖啡馆(杭州市西湖区通普路41号(高技街的交叉口),地图在这里:http://www.cafebeta.com/map)
2010年3月27日14:00-16:30
报名人数:150人
介绍:1859年,达尔文出版《物种原始论》,在西方知识界同时引发了生物学革命与人文革命。本讲从达尔文这个人谈起,介绍他的家世、科学思想渊源,以及他的人格特质。但是重点在西方现代生物学的历史源流,以及社会脉络。
(讲座免费,鼓励消费,但不强制)
南京站
主题:人类演化的化石证据
地址:南京先锋书店五台山总店(南京广州路173号:http://www.xf1996.com/main/index.php)
时间:2010年3月28日 14:30-17:00
报名人数:150人
介绍:人类与非洲两种现生黑猩猩来自同一祖先。六百万年前,人的始祖就出现了,然而他们的行为与社会,我们仍不清楚。在行为上与我们接近的人类祖先,直到两百五十万年前才出现。不过,尽管十九世纪是演化论时代,如今我们已拥有丰富的古人类化石,学者对于如何辨认人类祖先,一开始就有争议,而且至今仍未稍歇。
(讲座免费)
【主讲人介绍】
王道还,1953年,台北市出生,台湾大学人类学硕士(1980),哈佛大学生物人类学(biological anthropology)博士候选人,专业背景是演化生物学、神经解剖学、神经心理学。现任台湾中央研究院历史语言研究所人类学组助理研究员。业余从事科学写作与翻译,担任台湾行政院国家科学委员会《科学发展月刊》常务编委、台湾《科学人》(Scientific American)编译委员、中国《环球科学》(Scientific American)专栏作家。译作已有十本。
【如何参加】
报名链接:http://www.askform.cn/4637-71184.aspx
选择参加的场次,报名确认邮件将在报名系统关闭后统一发出(大约是3月25日前后),报名成功的同学会收到我们的确认邮件,请耐心等待,请不要反复提交数据!名额珍贵,请不能来的同学不要报名,现场签到,没有得到确认的肯定进不来。
【微博直播】
本次讲座将通过科学松鼠会新浪微博文字直播,欢迎不能来现场参加的同学届时关注,并且可以实时通过微博向嘉宾提出问题。
附:王道还先生作品一览
1985
《科學革命的結構》中譯本編輯
(The structure of scientific revolutions, by Thomas Kuhn, 2nd ed. 1970)
《达尔文》(台北:联经出版公司)
(Darwin, by J. Howard, 1982)
1998
《枪炮、病菌与钢铁》(与廖月娟合译)(台北:时报文化出版)
(Guns, germs and steel, by Jared Diamond, 1997)
《性趣何来?》(台北:天下远见出版)
(Why is sex fun, by Jared Diamond, 1997)
1999
《达尔文作品选读》(台北:诚品书店出版)
2000
《第三种(黑)猩猩》(由时报文化出版)
(The third chimpanzee, by Jared Diamond, 1992)
《好小子贝尼特》(台北:允晨文化出版)
(Good Benito, by Alan Lightman, 1994)
2001
《计算机生命天演论》(台北:时报文化出版)
(Darwin among the machines, by George B. Dyson, 1997)
2002
《盲眼钟表匠》(台北:天下远见出版)
(The blind watchmaker, by Richard Dawkins, 1986)
2003
《达尔文与基本教义派》,台北市:果实出版社(城邦集团)
(Darwin and fundamentalism, by Merryl Wyn Davies, 2000)
2004
《天人之际》,台北市:三民书局
2005年9月
《医学简史》,台北市:商周出版(城邦集团)
Blood & guts: a short history of medicine, by Roy Porter (1946-2002), 2002
function copyCode(id){
var testCode=document.getElementById(id).value;
if(copy2Clipboard(testCode)!=false){
alert("生成的代码已经复制到粘贴板,你可以使用Ctrl+V 贴到需要的地方去了哦! ");
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window.clipboardData.clearData();
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else if(navigator.userAgent.indexOf("Opera")!=-1){
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else if(window.netscape){
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alert("您的firefox安全限制限制您进行剪贴板操作,请打开'about:config'将signed.applets.codebase_principal_support'设置为true'之后重试,相对路径为firefox根目录/greprefs/all.js");
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var clip=Components.classes['@mozilla.org/widget/clipboard;1'].createInstance(Components.interfaces.nsIClipboard);
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clip.setData(trans,null,clipid.kGlobalClipboard);
}
}
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在照相术出现之前,想把容貌留在历史的长河里可不是件容易的事;如果做不成自给自足的伦勃朗,就只能靠艺术家给画像。问题是,以前很长一段时间里根本没有“因人而异”的肖像画的概念,艺术家随便画个路人甲乙丙丁后写上被画者的姓名就能交货,只靠服装和饰物的不同来区别画中人是国王还是主教,摆在一起简直像克隆军团来袭。就算后来有了画肖像神乎其技的委拉斯奎兹,也不等于你能摊上靠谱的艺术家,如果他那天心情不好呢?王昭君当年就是被这么坑了,以至于只能待业三年后气鼓鼓地出塞去养草泥马;万一碰上店大欺客的毕加索,画得不像还敢说“你会像我的画的,你会的”,更令人情何以堪的是,顾客最后还真的逐渐眉目如画了……
眉目如画也有很多种如法,是如拉斐尔画的苹果脸还是如莫迪里阿尼画的丝瓜脸,很大一部分是由遗传信息DNA的序列决定的。人和人的DNA序列有99.9%以上都相同,但就是那非常微小的差异,影响了你我对萝卜白菜的偏爱,和长出萝卜腿白菜色脸的几率。
在人类基因组计划顺利完成后,针对个人的DNA测序已蔚然成风,所测的大多就是这些细微的差异。用棉签在口腔里刮刮,寄去测序公司后不久就能收到一份充满了“或许,可能,应该”字眼的报告——虽然时下的测序技术已经能够精确测出单个碱基,科学界却还未能充分了解每段DNA的功能作用。所以在经济危机发生后,经营了十多年的测序服务龙头之一、冰岛的deCODE公司轰然破产; 有Google投资做后盾的23andMe也大幅度裁员——世道艰难,最先受创的就是奢侈品行业,谁愿意在这时节花一千多美元去测测自己三十年后发胖与否?
商品好不好销要看你怎么卖。现在有几家测序公司已经不再主打“基因表示你就算喝水也会变肥”这类很伤人的测序结果分析报告,而是另辟蹊径地卖另一种商品:测序结果本身,也即是那些ATGC碱基的排列方式,或者电泳照片,美其名曰“DNA肖像”。电泳是测序中常会用到的技术,用来分离大小不同的DNA片段,电泳照片说白了就有点像数目各异的等长小棒子们平行地散落在画面上,你要说它符合极简主义也行,要不想做解释,客人一进客厅看见了会如遇麻将知己般惊呼“哗!好大一张九条!”
这种时候可能就需要艺术家来救场。纽约的夫妻店“DNA艺术形式(DNA Art Forms)”公司制作DNA肖像的方式将科学与艺术结合得颇为有机:理工科出身的丈夫保罗·扎维尔卡(Paul Zawierka)负责DNA测序;艺术家妻子凯瑟琳·扎维尔卡(Catherine Dapra Zawierka)则负责将测序结果整合到肖像或风景画中去。开始创作前凯瑟琳会与客户详谈以了解其性格和喜好,用她的话来说是与客户一起“从精神上和基因上认识自身”,并籍此创作出“现代肖像画”;她专注于人与人之间那细微的差别,并尽量在画面中凸显出来,因此根据客户不同,她的作品风格也随之多变:
“我们对您的祝愿(Our Wishes for You)”是一位妇女送给她丈夫五十岁生日的礼物,她和女儿们化身为蒲公英送出给丈夫/父亲的祝福:母亲是最大的紫色蒲公英,两个女儿则是粉红色的小蒲公英;三种颜色的蒲公英种子飘飘扬扬地在空中飞舞,不指出来根本想不到这是原本长得像麻将九条的DNA条带。这幅画所表现出的温情脉脉,正应和了蒲公英的花语“爱的回应”。
“开始(The Beginning)”的主题也是关于情感的,气氛却犹如梦境般暧昧而神秘:画面正中有眉目难辨的一对男女,他们似乎是在交谈,隔着安全距离,遵循着君子自道的私人礼貌;背景里浓雾翻滚,让他和她像是在时间的无涯的荒野里没有早一步也没有晚一步地遇到;而前景里两人的DNA片段正交缠得此消彼长,一瞬间泄露了相互吸引的天机,又仿佛暗示着这场纠缠如命数注定般不可避免。这幅画的客户是两名(拒绝透露身份的)演员,他们在片场相逢相识相爱,去年订婚后请凯瑟琳画了这幅超现实风味的画做爱情纪念。这被定格一刻是一切的开始,是将动未动的一瞬。有首歌唱道,我能想到最浪漫的事,就是和你一起慢慢变老,意思不外就算我们老得连老年痴呆症的基因都认不出来了,也有些当年的心情忘不掉。
“伦敦的呼唤(London Calling)”是凯瑟琳最成功的作品之一:阴霾天气里,一位孤单男士的背影正在离去,他身着毫无特色的套装,左手提着公文包,右手执伞举过头顶,从头到脚都是忧郁的蓝;在画中人伞上淅沥的不是雨丝,而是他自己的DNA条带。近景中主角的孤单无助和远景中模糊人群的无动于衷,让人想起爱德华·蒙克的“尖叫”的构图,只是这里连呼号都无,愈发显得阑珊;大面积使用的蓝色、灰色和褐色让画面气氛透露出爱德华·霍珀式的孤寂和疏离感,更衬出主角的天生消极。这幅画是凯瑟琳为他们夫妇俩的一个朋友所作,那位朋友必须在伦敦和柏林之间往返奔波,两个城市都多雨,阴暗且严肃,他进退两难又不得不勉力为之。凯瑟琳把握到这种情绪并将其反映到画面上,就画出了现代人疲于奔命却无法跳脱自身命运的凄凉。落在伞上的DNA此刻更像一个符咒,一场圈套,一种被诅咒的行为模式。

就算是不包括实际人物的抽象画,凯瑟琳也操作得不拘一格,可动可静:“生命的琴键(Keys of Life)”里诸个色块被一丝不苟地并置,像是砖房外墙遇上纯粹造型风格;而结合了凯瑟琳自己和她妹妹的DNA信息的“指纹 (Fingerprints)”,颜料挥洒间又有抽象表现主义那股顾盼自如的劲儿。这其中展示的DNA信息已经模糊难辨,装饰意味大过科学上的象征性,但是就像中国山水画的精髓不在透视准确上一样,谁会在乎这条DNA条带是不是偏左了五厘米?在我采访凯瑟琳的当天,她正好完成新作“自此以后 (Evermore)”。她告诉我以后的计划包括将自己家谱与纽约城旧地图结合的混合材质作品,并表示她最想画的人是达芬奇和米开朗基罗,听到这个点子,我忍不住想到了那些将冤家面对面并置的格斗游戏。我们等着瞧吧。
DNA肖像的卖点就在于其信息的“唯一”。血型要跟十几亿人共享,同星座的也有好几亿,只有DNA信息是独一无二的——至少在克隆军团出现之前。万一有天克隆军团出现了集体要求画DNA肖像,其实我们也有办法可以胜任愉快:在安迪·沃霍的玛丽莲·梦露重复头像前面盖上一墙九条……
(发表于《艺术世界/松鼠看艺术》,文中第一幅图来自clearexplained.com,第二副来自DNA11公司,其余皆出自DNA Art Forms公司)
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alert("生成的代码已经复制到粘贴板,你可以使用Ctrl+V 贴到需要的地方去了哦! ");
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catch(e){
alert("您的firefox安全限制限制您进行剪贴板操作,请打开'about:config'将signed.applets.codebase_principal_support'设置为true'之后重试,相对路径为firefox根目录/greprefs/all.js");
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贝克汉姆伤了跟腱,大家都很担心他还能不能参加2010年南非世界杯。对运动员来说,跟腱损伤并不罕见,平时不运动周末猛运动的普通人也会遇到。
跟腱是一条纤维组织,把腓肠肌(小腿肌肉)和跟骨相连。实际上任何活动足部的动作,从走路、跑步、跳跃到垫起脚尖站立,都会牵扯到跟腱。根据美国矫形外科医师学会 (AAOS)的说法,跟腱也是人体最大的肌腱,能经受住至少相当于450公斤的力。
伤害可以仅仅是疼痛,也可能是让人内牛满面的跟腱断裂。任何人,只要他所做的活动能活动到跟腱,就有可能伤到跟腱。根据美国国立卫生研究院(NIH)的说法,在那些平时不规律运动,可能也不会花时间去做伸展和热身运动的人群中,跟腱损伤更普遍。
根据美国矫形外科医师学会的说法,很多活动都可能对跟腱产生压力,比如爬楼梯、上坡跑或者冲刺中小腿肌肉的突然收缩。随着年龄增加,跟腱也倾向于变弱。
有时跟腱断裂的感觉就像小腿被咬,同时伴随剧痛。类似被踢的感觉甚至是被枪击。
治疗方法包括戴石膏或者进行手术来修复组织(就像贝克汉姆那样),同时进行恢复。多数人会在4到6个月之内恢复平常性的活动水平。
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3月16日,美国联邦法院裁定,转基因甜菜可以继续种植。但有机农户的律师表示,判决只是说明,对这些作物的新限制措施可能要晚一些出台。有机农户律师在寻求禁止播种转基因种子。
本周旧金山联邦地区法院法官Jeffrey White驳回了对转基因作物种植实施初步禁令的请求。但他同时表示,在今后的法律程序中会考虑实施永久禁令的可能性。美国甜菜种植面积近50万公顷,其中约95%是转基因甜菜。而美国糖类中约有一半来源于甜菜。
09年9月,旧金山联邦地区法院裁定,05年美国当局批准转基因甜菜种子销售的决定不恰当,先前的环境审查有问题。这引发了美国食品和农业部新的环境审查。有机甜菜种植者联盟的律师于是开始寻求对转基因甜菜的初步禁令以停止春季播种。俄勒冈州Philomath附近的有机甜菜种植者诉讼称,他们怀疑附近种植转基因甜菜者的行为造成了自己的有机甜菜被污染。
在本周的判决中,法官写道:“不能认为法庭拒绝初步禁令的决定表明了对永久禁令的态度。”
孟山都提供了绝大多数种植的转基因甜菜种子,这些转基因植物有对农达除草剂(Roundup Ready weed killer)的抗性,而农达除草剂也是孟山都的产品。
如果换成是我来种植甜菜,我会放弃使用除草剂么?如果说改变作物基因来适应除草剂的做法不合适,更好的解决方案应该是什么?
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温斯顿,难道你不明白,个人只是一个细胞?
——乔治•奥威尔《1984》
1:血浓于水
生物学上对“利他(altruism)”的定义,跟常识略有不同。生物学里的“利他”不是指一个人(或牛羚,或旅鼠,或母鸡)做对别人好的事,而是一个人主动牺牲自己,帮助别人,牛羚出恭对青草有利,但出恭对牛羚本身也有好处,不能算是利他。
关键在于,利他的行为对自己不利。如果一只牛羚喜欢做对自己不利的事,比如用脑袋撞大树,或者在狮子面前一边跳舞一边大喊“吃我嘛”,它的未来大概不会很光明。
我们看不到在狮子面前跳霹雳的动物,然而利他的动物比比皆是。
麝牛(学名Ovibos moschatus,英文名Musk Ox)长相很像牦牛,其实它跟绵羊血缘关系更近,这种动物生活在北极圈附近,拥有所有哺乳动物中最长、最保暖的毛衣,遇到狼群,麝牛爸爸和妈妈会肩并肩围成一圈,扬角奋蹄向狼进攻,把他们的孩子牢牢保护住。水牛也有类似的本事,而且早就被我们所知,《抱朴子》有云“水牛结阵以却虎豹之暴”。
![]()
可怜天下父母心。父母之爱是最崇高,最纯洁的,是明显的舍己为人,但是它真是100%纯洁的吗?
县人事局王局长,今天是您58岁生日,您在县工行工作的大女儿、县法院工作的二女儿、在税务局工作的小儿子……共同为您点播一首《好大一棵树》,请欣赏。
但就是这种不纯洁,使得母爱可以解释……
我们已经知道,羚羊无法为大局着想,是因为庞大而笨拙的高尚群体,会被小而灵活的自私个人所战胜。然而身为个人,我们也不要太得意,因为还存在着比我们更小,更灵活的东西。
基因是生物体的配方,然而生物,即使是最简单的细菌,也是一部错综复杂的庞大机器,基因只是一些名为DNA的化学物质,上面记录着制造生命的信息。比起任何生物,即使是最简单的细菌,DNA的复制速度都快得多,而且体型也小得多。
人体的每个细胞都含有约5万个基因(其实是两套内容完整,细节略有不同的造人配方,叫做两“组”基因),就像一大群动物——5万头旅鼠或斑马——这些 DNA物质戮力同心,保证人体的正常运转,只有细胞分裂时才复制自己。如果有一个基因自私自利,随心所欲地复制自己,它就会像不肯绝育的自私旅鼠一样子嗣兴盛。
太科幻了。化学物质懂得自私自利?然而事实比科幻小说更奇妙。不懂事的基因比比皆是。它们不住在细胞里,而是四处漂流,袭击活细胞,强迫细胞里的基因复制机制造大量它们的复制品,它们通常裹着蛋白质的外衣,有的长得像水雷,有的像月球登陆舱——我们把这些流浪基因叫做“病毒”。
有些基因能够复制一份自己,然后把复制品硬塞到基因堆里去,这样就有了双份基因,双份再继续复制+粘贴,变成更多。这种小怪物有一个又长又拗口的名字,叫做反转录转座子(retrotransposon),你可以把它想象成“造人配方”程序里自带的病毒,或者那种“在15天内转发给7个朋友否则惨遭暴死” 的垃圾邮件。
就像卑鄙的旅鼠,高尚的基因会灭绝,只知复制自己的基因会兴旺,后面我们会看到,我们的基因貌合神离,其实是许多细小的逐利之徒。
准备好,下面我们就要从小东西的角度来看世界了。
麝牛(旅鼠和人类也一样)的精子和卵子都只包含全部基因的一半,这样精子和卵子结合,生出的小孩跟父母基因数量相同。假设你是母麝牛体内的一个基因,她把 50%的基因拿出来,和老公一起造一个孩子。如果你能让母麝牛出击保护孩子,对你是有好处的,小麝牛有50%的可能,也带有保护子女的基因——你自己的复制品。
复制自己不一定要用病毒的卑劣手段,高尚的母爱也可以。自私的基因不一定要只爱自身,母亲和孩子共享50%的基因,母亲爱孩子等于爱一半的自己。但要注意赌注不能押太大,毕竟你才是100%的自己。
这也许可以解释为什么牛羚在狮子面前不会结阵。会结阵的动物大都是孔武有力,能与捕食者抗衡的,如麝牛,水牛和非洲的大角斑羚(学名 Taurotragus oryx,英文名Common eland)。[顺便说一句,大角斑羚与生活在山地,身材小巧的斑羚(学名Naemorhedus goral,英文名Himalayan Goral)没有什么关系,前者是世界上最大的羚羊,体重超过半吨,和公牛一样壮硕]。如果牛羚为了自己的小孩挑战狮子…(血腥场面请自动屏蔽)…即使小孩因此得救,也是不值得的,毕竟,你只有50%的可能赢得大奖。
2:荔枝蜜
“血缘”的深层含义,就是相同的基因。血缘越近,共享基因也越多,帮助亲戚也就越值,这在生物学上称为亲选择(kin selection)。
母爱只是亲选择的一个例子。自然界亲属合作的例子比比皆是:以精诚合作而著称的狼群,一般是由父母儿女,或者兄弟姐妹组成的。雌狮姐妹经常合作捕食,雄狮兄弟则并肩保卫疆土。野火鸡兄弟结成同盟,一起为争夺雌火鸡而战,兄弟同盟也会爆发内战,最强的雄火鸡把全部佳丽纳为后宫。
很有趣的是,围绕此位兄台的小弟们,都对老大的霸道安排表示满意,就像抢不到最佳吃奶位置的小猪一样。面对比自己剽悍的亲兄弟忍气吞声,这不仅是亲选择,还是一种长治久安的ESS策略(复习上一章,Please)。
![]()
我没有给火鸡做过心理咨询,不过我可以打赌,小弟们现在心甘情愿当和尚,其实内心都想做老大。在自然界,丁克一族都是怪物,因为复制自己是基因最热衷的事。这世界上充满了对繁殖极度饥渴的疯狂生物:红背蜘蛛(学名Latrodectus hasselti,英文名Redback spider)先生会把自己送到太太嘴里,趁她津津有味吸吮他的体液时,注入更多的精液。桂竹(学名Phyllostachys bambusoides)一生只有一次繁殖的机会,它能活到120岁,长到18米高,然后开花,结子,死去。肌肉猛男能吸引佳人入怀,然而,我遗憾地说,雄激素能削弱免疫力。
然而有些怪物心甘情愿地自宫(是的,就是字面上的意思)。而且数目众多。根据保守估计,世界上的蚂蚁总数达1000000000000000只(15个零,别数了!),白蚁每年排出的二氧化碳量,跟人类燃烧石油和煤炭的总排放量相当,115种最重要的农作物中,有87种要依靠蜜蜂授粉。这些昆虫是世界的真正主人,但真正古怪的是它们的家庭结构。
社会化昆虫(social insect)包括蚂蚁、蜜蜂、黄蜂和白蚁。这个词有点陌生,但它们的特征你一定会感到熟悉:丰腴多产的女王一枚(有些蚂蚁有多只),终日忙碌的昆虫劳模(科学的叫法应该是职虫)一群,劳动者没有生育能力,专责照料女王产下的卵。
这些生物是羚羊的最大反面。他们勤劳(沙漠里的蚂蚁可以在40度高温下跑出500米,然后带着比自己重20倍的食物返回)、友善(黄蜂用昆虫肉喂小宝宝,而小宝宝分泌甜味的液体回报之)、勇敢(虽然自己蛰了人就会死,非洲蜜蜂会追逐来犯之敌一整天之久)、牺牲(可怕的火蚁入侵时,大头蚁的兵蚁会舍身迎上,用自己的血肉为工蚁和女王赢得逃跑时间),一直被人类誉为集体主义的典范。
养蜂员老梁小心地揭开一个木头蜂箱,箱里隔着一排板,每块板上满是蜜蜂,蠕蠕地爬着。蜂王是黑褐色的,身体特别细长,每只蜜蜂都愿意用采来的花精供养它。
老梁赞叹地说:”你瞧这群小东西,多听话。”
我问他:”像这样一窝蜂,一年能收多少蜜?”
老梁说:”能收几十公斤。蜜蜂最爱劳动。广东天气好,花又多,蜜蜂一年四季都不闲着。它酿的蜜多,自己吃得可有限。每回收蜜,给它们留一点点糖就行了。它们从来不争,也从来不计较什么,还是继续劳动。”
——杨朔《荔枝蜜》
最精妙的还是社会昆虫的分工机制。切叶蚁共有41种,分属于切叶蚁属(学名Atta)和尖蚁属(学名Acromyrmex),它们采集树叶,用树叶做肥料培育蘑菇为食。一个大蚁窠能容纳800万蚁口,每天消耗的树叶相当于一头牛的食量。这800万只蚂蚁里有细小的工蚁,负责把树叶嚼碎,做成蘑菇生长的温床,大一点的工蚁负责驱逐寄生虫,更大的工蚁外出采集新鲜树叶,庞大的兵蚁体重相当于最小工蚁的200倍,利颚能咬穿人的皮肤。蚁窠的核心是体积相当于一只幼鼠的女王,每天产下数千粒卵。
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整个蚁窠合作无间,如同一只巨大的动物,兵蚁是免疫系统,工蚁是肌肉,女王是卵巢,蚂蚁们相互哺喂的流食是在庞大身体里流转的血液。这是一个超级生物体(英文superorganism),个人不过是一个细胞而已。
蜜蜂和蚂蚁表现得越高尚,生物学家越困惑。自打维多利亚时代起,社会性昆虫就是一个谜题,直到默默无闻的年轻学者汉密尔顿(William Donald Hamilton)找到答案。
1965年,哈佛大学研究蚂蚁的大牛威尔逊(Edward Osborne Wilson)坐长途火车无聊时翻开汉密尔顿的论文,看了一遍,大为冒火,这孩子的理论太简单,根本不可能是这个大谜题的谜底。为了挑汉密尔顿的刺,威尔逊像审范进的文章一样,把论文翻来覆去看了N遍,越看越觉得无可挑剔,火车到站时,威尔逊已经皈依在这孩子门下。
社会性昆虫大多属膜翅目(学名Hymenoptera,包括所有的蜂和蚂蚁),这些昆虫决定生男还是生女的方法很古怪,父精母卵孵出来都是女生,没有受精的卵孵出来的都是男生。换句话说就是处女生儿子。
这样的结果是,男生少了父亲一方的基因,基因量只有女生的一半。
如果雄蜂或雄蚁要生一个女儿,他和女王结合时,不是把自己一半的基因放在精子里,而是拿出全部。
==================听===晕===的===同===学===请===看===图==================
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下面我们来做做简单的算术。
两个人或一对麝牛生的小孩,不管是男是女,都有爸爸的一半基因,妈妈的一半基因。你从爸爸那里继承到的每一个基因,爸爸都有50%的可能性给你的兄弟姐妹,妈妈的基因也是一样。所以,你的基因来自爸爸的那一半有50%的可能相同,50%×50%=25%;妈妈的那一半也有50%的可能相同,50%×50%=25%。25%+25%=50%,你和兄弟姐妹基因有50%的可能相同。
然而。一对蜜蜂或蚂蚁所生的姐妹女儿,来自爸爸的一半基因都是相同的(雄蜂/雄蚁的全部基因),50%×100%=50%,而来自妈妈的一半基因有50%的可能相同,50%×50%=25%。所以蜜蜂姐妹共有基因的概率是50%+25%=75%。
而蜜蜂姐弟或兄妹之间,只有来自妈妈的一半基因有50%的可能相同,50%×50%=25%。男孩是没有父亲的,没有爸爸的基因。姐弟之间共享基因的可能性,只有25%。
至于一只蜂女王的孩子,不论是儿子还是女儿,都继承有自己的一半基因,也就是跟我们的孩子一样,相同的基因是50%。
同窠的工蜂或工蚁都是雌的。她们是超级近亲——比我们的姐妹或母女都要近。如果有选择,工蜂宁可要个妹妹(75%的基因),也不要自己的女儿(50%),她们甘当石女来伺候女王,把女王当成了生产妹妹的机器。这就是她们团结得像一个人的原因,这帮妹控。
兄妹共享的基因只抵得上姐妹的1/3,她们对弟弟就不那么欢迎了。蜜蜂和蚂蚁的家族发展壮大之后(相当于超级生物的青春期),女王除了不育的工蜂/工蚁,还会定期产生可以生育的王子和公主,让他们相互配合(肥水不流外人田),然后去建立新的家族(相当于超级生物的生儿育女)。工蚁对公主们优待有加,导致她们增肥到体重是王子的三倍。工蜂在王子和公主完婚之后,就毫不空气地把王子们赶出门去,雄蜂不会采花,只能饿死在外面。欧洲的造纸胡蜂(学名 polistes dominulus,英文名European Paper-wasp,用嚼碎的木头做成纸浆筑窠,故名)是真正的重口味,王子们经常被又咬又抓,然后头朝里塞进空的蜂房,只差一条皮鞭了。
3:超级生物体
唯一不属膜翅目的社会昆虫是白蚁,它和蟑螂的关系更近,白蚁频繁近亲交配,所以不论兄弟还是姐妹,基因都很相似,它们就没有妹控,雌雄都参与工作,而且对弟弟和妹妹一视同仁。
汉密尔顿的亲选择关键在于血浓于水。亲缘关系越近,群体就越精诚团结,蜜蜂已经创造了一个合作的奇迹,如果是比蜜蜂亲缘关系更近的亲戚呢?
虽然都是全身透明在海里飘来飘去的动物,管水母其实不是水母,它也不是一只动物,而是一大群细小动物的集合。跟蜜蜂不同的是,它们是一堆连体多胞胎,彼此紧密相接,像一串葡萄一样。但管水母们跟社会昆虫还是很相似的。它们也有鲜明的分工,比方这只(群)长达三米的深海管水母(学名Marrus orthocanna),坛子状的是领航员,负责喷水推动管水母前进;布满橘黄色鳞片的长管子是厨师,把已经消化的食物送给同伴分享;细长的鞭子是战士,用毒刺捕获食物,驱赶敌人;当然它们中也有专责繁殖的“女王”。
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管水母的合作比蜜蜂更亲密无间,它们之间的亲缘关系也更近,所有聚集在一起的都是由同一颗受精卵发育而来,它们的基因100%相同。管水母是很原始、简单的动物,但凭借精诚合作,它们各自扮演不同的器官,可以构造出精密复杂的集合体。类似的动物还有珊瑚,许多珊瑚虫都由一个受精卵发育而成,住在一起,身体相连,这样就不容易被海浪冲走。
管水母把我弄糊涂了。它们明明是一群怎么看怎么像一只完整的动物,也许蜜蜂窠并不像一只巨大的动物,而是动物的身体像一个巨大的蜂窠。我们包含60万亿细胞的身体,也是由同一颗受精卵发育而来,细胞彼此拥有相同的基因。
你可以把每个细胞想象成一个独立的生物,如同一只蚂蚁或一个管水母的“坛子”,这并不奇怪,许多生物如细菌和变形虫,都是只有一个细胞。像蚂蚁一样,它们也有鲜明的分工,职位不同的工人长相也是千奇百怪,淋巴细胞像变形虫,肌肉细胞又瘦又长,红血球像汽车轮胎,脑细胞呈电线状,脂肪细胞被油脂撑满,像个气球,人体总共有200多种细胞,分工之专业、细腻,足以让切叶蚁自惭形秽。
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活过一定岁数的细菌不会老,它会分裂,然后再分裂,万世不竭。除非遭遇不测,否则细菌其实是不死的。但普通的人体细胞只能分裂40-50次,然后衰老,死亡。只有两种细胞还具备细菌的永生能力。一种是生殖细胞(精子和卵子,相当于细胞里的蚁王和女王),你来自父精母卵,而父母的精卵又是来自爷爷奶奶辈的的精卵,这样可以上溯到猿人的时代(甚至细菌的时代)。另外一类是癌细胞,癌细胞可以无休止地分裂下去,把营养和氧气消耗光,压迫周围的器官,最后整个人体像自私的羚羊群一样崩溃完蛋。
大概没有比自杀更彻底的牺牲了(放弃繁殖除外),蜜蜂蛰人后自己也会死,有些蚂蚁和白蚁会把自己的身体挤破,将体内的毒液喷到敌人身上。如果一个“自爆” 的蚂蚁基因,能拯救一大群有75%可能性拥有相同基因的姐妹,这样做就是值得的。人体细胞也有自杀程序,就像背在每个细胞肩上的炸药包。一个叫P53的基因,可以说是基因中最不自私的,如果细胞开始癌变,它就会拉响细胞自杀的引线,和叛乱分子同归于尽。许多癌症的成因都是这个基因出了问题。P53因而得到了“基因组守护天使”的绰号。
超级生物的利他精神,是严格建立在血缘基础上的。它们的规则是对内(姐妹)和谐,对外(素不相识的同类)侵略。食物不足时,一窝蜜蜂经常去抢另一窝的蜂蜜,称为“盗蜂”。蚂蚁是世界上最好战的动物,威尔逊有云“给蚂蚁核武器,它们会在一星期内毁灭世界。”人体的免疫系统也跟兵蚁一样好战,随时准备与病原体或毒素斗争到底。兵蚁识别异己靠气味,跟自己味道不一样的蚂蚁统统格杀。免疫系统则靠几个基因,它们有一个长得要死的中文名字,主要组织相容性复合体(英文major histocompatibility complex),简称MHC。如果免疫系统发现跟自己MHC不一样的人体细胞,比如一个移植进来的肾,就会像兵蚁一样将其消灭。病人必须移植跟自己 MHC相同,能让免疫系统认为是同类的脏器,否则就会触发著名的排异反应。问题是MHC基因几乎人人都不同,要找到可以移植的脏器非常难,许多病人就在等待一颗心脏或一个肾的漫长过程中死去了。
如果把整个蜂窝看作一只动物,你就会惊诧于它的穷凶极恶。说到这里,我们都应该回头去看看羚羊。如果高尚的牛羚团体,真能战胜一盘散沙的牛羚团体,事情会更好吗?自然界适者生存的规则不变,竞争的对手从一个对一个转为一群对一群(蜜蜂就是如此),不过是把个人倾轧变成党同伐异,小流氓变成希特勒,你死我活变成种族灭绝而已。
羚羊与蜜蜂(二)深谋远虑 羚羊与蜜蜂(一)羚羊
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2009年12月30日下午,我给Starryguo打电话,才得知他已于当天上午7点喜获一女,这个松鼠宝宝还真会挑时间,赶着送给她那位天文爱好者老爸送一份2009年最具份量的礼物。
2009是生物学家和天文学家的狂欢之年。达尔文诞生200周年、《物种起源》发表150周年、还有伽利略开创望远镜天文学400周年纪念从年初继续到年尾。
不过,生物学和天文学的“瓜葛”,从400年前就开始了。达尔文赖以观测生物微观结构的显微镜,最初就是伽利略发明的;400年后的今天,天文学家又告诉我们,其实生命,包括我们自己,也都是星星的孩子。
(图说:恒星的演化提供了生命的物质基础)
1. 19世纪关于太阳发光的讨论
在遥远的古代,太阳就被封为威力巨大的神灵,直到今天,幼儿园的小朋友都会念“万物生长靠太阳”。不过,科学地认识太阳的本质,却是晚近才发生的事情。
1833年,由音乐家转行的天文学家赫歇尔(Herschel,他发现了天王星)在他的著作《天文学》(Treatise on Astronomy)中热情洋溢地表达了这个观点:
“阳光是地球表面几乎所有运动的最终根源。阳光带来的热量产生了风,由于阳光的“生气”,无机物转变成了植物,并进一步支持动物和人类的活动;在煤层中,阳光的动能效率沉积下来又能够为人类所用。”
歌颂归歌颂,对于阳光从哪里来,与赫歇尔同时代的科学家们始终不能肯定。追问太阳如何发光,其实也就是问太阳的年龄是多少,这两个问题其实是同一个。这个问题的难度,在于人们很难解释太阳发出的巨大能量。在一个平常的夏日,把边长为1厘米的冰块放在阳光下,大约40分钟就可以完全融化(这里是粗略的估算),让我们假想一下,假如有一个厚度为1厘米,半径为1.5亿公里(地球到太阳的距离)的冰壳,包裹在太阳周围,这个庞然大物也将在40分钟内瓦解冰消。什么样的物理机制能够散发如如此之多的热量?
19世纪的物理学家们最熟悉的,也是宏观上最常见的力就是伟大的牛顿爵士提出的引力作用。1855年德国柯尼斯堡大学的生理学教授亥姆霍兹(Helmholtz)在一次颇有影响的演讲中,提出太阳辐射的巨大能源来自巨大质量的引力收缩,引力能转化为热能,然后导致太阳发光。
同年,开尔文勋爵也提出了他的观点,他基本同意亥姆霍兹,只是在具体机制上略有不同,他认为阳光是由于不断地有彗星撞击到太阳上,这些彗星的引力能产生了太阳所必须的热能。
物理学家们很清楚,要想发光,就必须为太阳提供能源,这是19世纪热力学家们的共识,根据开尔文勋爵提出的热力学第二定律,热量会自发地从热的物体流向冷的物体,很显然,如果没有外来的能源供应,太阳、地球都会逐渐冷却,生命就无法继续在地球上生存。开尔文勋爵是热力学的主要奠基人之一,他的观点在科学界拥有举足轻重的地位。
与物理学家们关心太阳发光机制有所不同的是,生物学家和地理学家们关心的是太阳光的效应,他们所擅长的,是从各种生物、地理现象出发,推算这些现象所持续的时间,也就是地球以及太阳的年龄。
1859年,达尔文在他发表的《物种起源》第一版中对地球的年龄做了一个粗略的估算,他估算了一下由于腐蚀作用,要多长时间才能形成英格兰的威尔德峡谷(Weald),他算出的威尔德峡谷的“剥蚀时间”大约是3亿年,显然在这3亿年里,足以在地球上产生名目繁多的物种。正如赫歇尔说的,阳光是生命和地理现象进化的动力,达尔文估算为地球的年龄,也为太阳的年龄提供了一个下限。
不过达尔文的自然选择理论遭到了开尔文勋爵的坚决反对。虽然天文观测表明没有那么多的彗星来支持开尔文的理论,不过开尔文把他的理论修正为引力能量来自于太阳形成时所吸收的彗星。1862年,开尔文自信满满地宣称:
“彗星理论无疑是正确的,它对于太阳热能的解释是毋庸置疑的,其理由如下:(1)除了化学反应的理论之外,没有任何一种自然的解释值得考虑;(2)化学反应的效率比较低,即使最强的化学反应的能量也不足以解释太阳热能,太阳质量所能产生化学能只能让太阳发光3000年;(3)彗星理论支持太阳寿命为两千万年以上,这不存在什么困难。”
开尔文根据太阳的质量和直径,计算了这样一个物体所能够辐射出来的引力能,估计的太阳寿命约为三千万年,从而对达尔文对于地球寿命超过3亿年产生了怀疑,进而认为达尔文所谓的“自然选择”也是不太可能实现的。
19世纪许多科学家对地球和太阳的年龄进行了估算,理论物理学家们根据当时所知道的能量类型的估算,太阳寿命至多为千万年的量级,而地理学家和生物学家们则认为,为了产生地理学的变化和生物进化所需要的能量,太阳至少已经闪耀了几亿年。由于开尔文在科学界的巨大权威及其在理论物理学方面的造诣,达尔文对自己的估算结果产生了深深的怀疑,在他最后一版的《物种起源》中,他删去了所有对时间尺度的提法。在1869年写给自然选择理论的另一位发现者华莱士的信中,达尔文抱怨说,开尔文关于世界年龄的观点是他最烦恼的事情之一。
今天我们知道,实际上开尔文勋爵的观点是错误的,达尔文的想法更接近真实情况。根据对陨石的放射性测量,太阳的年龄约为46亿年。不过这也说明,在19世纪的时候,科学界已经达成了一种共识,任何领域的研究结果都必须要受制于基础物理学定律。开尔文所没有想到的是,当时人们对于物质结构的理解还仅限于原子-分子的层次,而支持太阳发光的能源恰恰来自更深层的结构,因此对于太阳发光理解,还必须有赖于基础物理学的进一步发展。
2. 放射性的短暂迷局
理论物理学家和地理学家、生物教学之间的争论在1896年出现了转机,在前一年,德国科学家伦琴发现了X射线,在这一年,法国科学家贝克勒尔在试图研究X射线的过程中发现了天然放射性——某些物质(比如铀盐)能够使照相底板感光,这种“放射性”来自原子核内的转变,1903年,皮埃尔·居里和他的年轻助手拉波尔德注意到,同样具有放射性的镭盐可以持续的产生热量,通过实验结果知道,每克纯镭每小时可以产生100卡的热量。这些发现让物理学家们逐渐明白了一个事实:一种此前没有注意到的能源被发现了。威廉·威尔逊和达尔文的第二个儿子乔治·达尔文(他是一位天文学家家兼生物学家)立刻提出来放射性可以作为太阳发光的能源。
正在蒙特利尔的麦克吉尔大学担任物理学家教授的卢瑟福也发现放射性元素伴随着α衰变也会放出大量的热量,在1904年,他宣称:
“能够释放大量热能的放射性元素的发现,延长了地球上可能存在生命的时间期限,使得地理学家和生物学家们所提出的进化过程所需要的时间可以得到满足。”
放射性元素的发现把理论物理学家不再纠缠引力能的计算,开始考虑来自原子核内部的能量。不过天文观测发现,在太阳的主要成分是最简单的氢、氦元素,中并不存在数量巨大的放射性物质。而且对于大量恒星的观测表明,恒星释放的能量与其温度直接相关,而放射性元素释放能量的多少和温度并没有任何关系。但理论学家们来不及为这个问题担忧,因为20世纪初迅猛发展的物理学让他们迅速找到了太阳发光的正确答案。
3. 爱丁顿的核聚变假说
1905年,正在苏黎世专利局工作的爱因斯坦从他的狭义相对论推导出了著名的质能关系E=mc2(E代表能量,m代表质量,c代表光速),这个简洁有力的公式至今无数人为之着迷。它将质量包括进了物理学最为“放之四海而皆准”原理——能量守恒原理之中。但它和太阳发光有什么关系呢?
1919年,理论天文学家罗素(这是个美国人,不是法国哲学家罗素)总结了天文学中关于恒星能源的研究线索,他指出,最重要的线索应该是恒星内部异常的高温。1920年英国的物理学家兼化学家阿斯顿(F.W.Aston)发现了解决这个问题最重要的实验线索,他在寻找氖元素的同位素时,对许多原子的质量做了最精密的测量,其中就包括氢和氦这两种太阳里最常见的元素。他发现含有两个中子两个质子的氦原子的质量要比四个只含有一个质子的氢原子质量要轻一点儿。
杰出的天文学家爱丁顿爵士立刻意识到了阿斯顿测量结果的重要性,就在同一年爱丁顿向英国科学促进会做了一个报告,指出基于阿斯顿的测量结果,通过将氢元素转变为氦元素,根据爱因斯坦的质能关系,这可以支持太阳发光。通过氢燃烧变成氦,损失大约0.7%的质量,原则上,太阳可以燃烧……1000亿年!(当代进一步的计算结果是100亿年)这是个令人惊异的结果,大大超出了此前关于太阳年龄的任何估计。
而爱丁顿以他同样令人惊异的预见,提出了这种“恒星能源”与将来人类社会的关系:
“既然恒星能够自由控制这种亚原子的能源保持长期有效运转,那么看来离人类能够控制这种潜在的能量以满足人类的福利又进了一步……”
这个“可控核聚变”之梦,在能源危机频发的今天显得更加可贵,目前正在法国建造的国际热核聚变实验堆(ITER)正是爱丁顿之梦的现实版,据乐观估计,30~50年后,人类可以用上这种“恒星能源”。
4. 我们都是星星的孩子
爱丁顿爵士提出“核聚变”的时候,这还仅仅是一个假说,究竟如何实现这种聚变还没有人知道。而且从经典物理来说,氢原子核(也就只质子)本身带有正电荷,同样的电荷靠近时,根据平方反比关系的库仑定律,两者之间的排斥力会趋向于无限大,“聚变”根本就不可能实现。不过这个“不可能”随着描述微观世界的量子力学的进展逐渐变成了“可能”。
1928年,在德国哥廷根大学工作的苏联乔治·伽莫夫(Gamow)提出了“伽莫夫因子”,指出当两个带同样电荷的粒子在靠得足够近的时候,存在一定的几率可以克服库仑势垒结合在一起,把它们拉在一起的是强作用力(一种不同于引力和电磁力的新作用力),用这个伽莫夫因子可以很好的解释放射性衰变的速率。十年之后,已经逃离苏联到美国定居的伽莫夫和他的学生泰勒又把伽莫夫因子应用到在恒星内部高温条件下可能存在核反应上,计算的结果让他们相信,恒星内部确实存在极其高的温度。
1938年,冯·魏扎克发现了一个核反应循环链,以碳元素为催化剂,通过碳-氮-氧的连续反应,可以把4个氢核合成为氦核(现在成为CNO循环),只可惜他没有能够计算出这个反应的产能速率,也没有得出这个反应所需要的温度。
太阳发光问题的最终解决是由贝特(Bethe)来完成的。贝特是一位资深的核物理学家,他所撰写的三篇关于当时已知的核物理知识的评论分析被他的同事们称之为“贝特圣经”。良好的核物理学训练为他解决恒星能源之谜奠定了坚实的基础。1938年4月伽莫夫在华盛顿组织了一个关于恒星内部结构的小型研讨会, 在这个会议上,天体物理学家们列出了他们已经知道的关于恒星的知识,贝特发现,尽管天文学家们还不知道恒星能源的具体知识,只是基于能源来自恒星中心(附近)的假设,他们已经得到非常好的结果。在这次会议之后仅仅过了6个月,贝特就完成了恒星内部氢元素燃烧成为氦元素的基本核物理过程。
贝特提出了“质子-质子链反应”,这种反应过程是太阳或者较小质量的恒星能量的主要来源,而冯·魏扎克所发现的“CNO循环”,则在比太阳更大质量的恒星中占据主导。第二次世界大战结束之后的二十年中,一批杰出的物理学家和天体物理学家如福勒、霍伊尔等,纷纷投入到恒星核反应的工作中,对贝特理论进行了完善。
太阳如何发光——恒星核反应理论是现代天文学最重要的成就和基础之一,有了它,科学家们就可以出发解释更多的恒星、星系,以及整个宇宙的演化历史。在恒星这个核反应“熔炉”中,把最初的氢这两种简单的元素进行加工,锻造出来元素周期表中各种元素,才有了我们所看到的这个缤纷的五彩世界——我们都星星的孩子。
(图:猎户座星云(局部)。星云中的白色发亮处是新的恒星正在其中诞生。)
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准确地说,这是某种特定品牌洗发水中含有的化学物质,不是所有洗头水都含有的…
吡啶硫酮锌(ZPT)
头皮屑是由真菌感染造成的。真菌吃你的头皮分泌物并把这些物质代谢成油酸。油酸转而刺激你的皮肤,这增加了细胞的生成,从而造成死亡的皮肤细胞增多(只有当你倾向于受头皮屑困挠时,才是这么解释的,因为有一些人对油酸没什么反应)。吡啶硫酮锌会分化真菌的细胞膜,从而杀死真菌。
聚季铵盐-10
这个名字听起来就像科学幻小说里某个行星的名字,这种物质的成分很平凡。它起湿润作用(帮助提供“干头皮护理”)以及抗静电作用(现在你没有头屑了,也不必看起来像被电着了一样)。
碳酸锌
一种矿物,从前称为炉甘石,现在叫菱锌矿,这是一种昔日用来干燥皮肤损伤的收敛剂。在洗头水中,它用来确保吡啶硫酮和锌能混在一起,发挥功效。
月桂基乙醚硫酸钠
洗发水中普遍采用的清洁剂和发泡剂。洗涤剂使油脂和污垢离开你的头皮和头发,泡沫是装点门面的-人们喜欢有泡沫的洗头水。
二甲基硅氧烷
人类头发上有天然的油脂,如果把这种天然油脂全洗掉,毛囊就变得干净,干燥…但是不受保护了。二甲基硅氧烷这种物质是硅基油,隆胸手术中使用的物质也是硅类物质,二甲基硅氧烷保护了头发,直到我们自身再次生成天然油脂为止。
乙二醇二硬脂酸
一种蜡状物质,给香波增加了一种乳白色珍珠质感。它无助于洗净头发,但起到很重要的心理作用:根据海飞丝制造商宝洁公司的说法,公众觉得不透明的洗发水感觉更加温柔。
硫酸镁和碱式碳酸镁
宝洁表示,这两种材料都是辅料,用来帮助洗发水中的活性成分,如吡啶硫酮锌更有效地工作。在这种情况下,辅料可能能良好地保证吡啶硫酮锌在溶液中悬浮,让有效成分集中作用于你的头皮。
异噻唑啉酮(Methylchloroisothiazolinone)和甲基异噻唑啉酮(Methylisothiazolinone)
这两种是防腐剂细菌,可以杀死任何存在于洗头水瓶中的细菌。在试管中,甲基异噻唑啉酮(MIT杀菌防腐剂)已经被证明能够杀死神经元,不过不用担心:即使是在欧盟这种相关规定比美国食品药物管理局(FDA)更严格的地方,也表示MIT杀菌防腐剂用在洗头水中是安全的,因此我们应该放轻松。
准确地说,这是某种特定品牌洗发水中含有的化学物质,不是所有洗头水都含有的…
另外,有一个地方其实小编没有搞明白,在这里向大伙儿请教啦,就是碳酸锌的用途,《连线》中说“在洗头水中,它用来确保吡啶硫酮和锌能混在一起,发挥功效( it ensures that the zinc and pyrithione stay mixed together and effective)”,这句似乎是针对前面提到的吡啶硫酮锌(ZPT)说的吧,但是怎么理解这个“吡啶硫酮和锌能混在一起”?吡啶硫酮锌本身不已经是化合物了吗?
还有就是,最开始写错了,写成“二甲基硅氧烷是我们头发上的天然油份”了,应该是“人类头发上有天然油脂,如果全洗掉,毛囊就干净..但不受保护了。二甲基硅氧烷是硅基油,保护了头发,直到我们自身再次生成天然油脂为止。” 现已更改。
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蝴蝶的玫瑰可能依然留在
几亿年前的寒武纪
怕镜花水月终于来不及
去相遇……
林夕作词、王菲演唱的这首《寒武纪》或许让很多人熟悉了这个奇怪的名词。在歌曲中,它以寒武纪后生生物的诞生寓指爱情的诞生,但是现实中的寒武纪浪漫更加多彩——多细胞生物大量起源,生物多样性剧增,奠定现今几乎所有动物的形态构架,堪称“生命大爆炸”。
新生,从这里开始。
【生命的起源,以及问题的起源】
19世纪的地质学家们在石头中摸索了很久,终于为大地建立起一套时间尺标。而后,他们发现,生命在这把尺子上,似乎有一个开端。牧师/地质学家/饕餮之徒威廉•巴克兰(此公曾任威斯敏斯特教区长,发现并描述了第一头恐龙化石,家中不但摆满了矿石和标本,还养着来自世界各地的奇异动物以供自己享用和款待宾客)于1836年提出,动物化石记录在地层中并非一直存在。后来,随着古生代地层体系在一片争吵声中逐渐建立起来,大家意识到,寒武系地层(1)似乎是生命活动的一个截然的底界;更靠下、也就是更古老的地层中,突然就变成了一片沉寂。为什么?是因为工作还不够,更早的化石尚未被发现?是因为最早的生物难以保存为化石?还是说,在寒武纪之前,地球根本就是没多少生命的沉寂荒原?
达尔文坚定地相信第一种解释。在《物种起源》中,他多次强调:世界上大部分地区还没有开展过地质勘探,而新地质发现将生物的首现时代大大提前的情况,已经屡见不鲜——虽然这些提前没有一个是提到寒武纪以前的。生命的突然出现倒是不与自然选择矛盾——本来自然选择就不管生命起源的问题;但是达尔文深受莱伊尔的影响,否认自然界的任何“突变”。这种突发的“大爆炸”,在他看来一定是假象。
然而地质学和古生物学的发展并未如达尔文所料。远征考察接二连三,基础研究突飞猛进,而寒武纪的突然性却随着化石的增加而愈发明显,愈发引人注目。确实,生命的起源年限不断上移,而今已经抵达三十八亿年前;但是那些全都是单细胞生命,而多细胞生物似乎却顽固地止步于五亿多年前的寒武纪早期附近。当然,争议的声音也不是没有:譬如1899年,古生物学家查理•沃科特(Charles Walcott)在蒙大拿前寒武地层中发现一些垂直的管道,看起来很像蠕虫钻出来的;但是这些虫子本身并没有留下任何化石,因而也无法排除非生物作用形成的可能性。何况,比起寒武纪化石而言,这种例子也太少了。

图2 沃科特发现的遗迹学名叫做Planolite,此图是别处发现的同类遗迹。现在学界倾向于认为这玩意确实是生物扰动所致,但是仍然不敢下最后的定论。
及至二十世纪初,全球寒武系地层已经相互连成一片,几乎全都指向一个结论:多细胞动物化石好像是在寒武系地层里突然出现一般——不过在地质历史上,“突然”二字对应的时间可不是指上帝六天创造万物,而是几百万年。
不过,比起时间坐标的突兀,更令人惊叹的却是另外一点:除了一种叫做“苔藓动物”的奇特生物之外(和植物中的苔藓没有联系,但长得有点像),几乎所有的重大生物类群全在寒武纪出现了。这一集体亮相让进化论原理之一——“共同祖先理论”有点尴尬:如果说所有生物都有共同祖先,那么这么多身体构造大不相同的生物怎么会集中在这么短的时间里出现呢?理论上倒不是不可能,但是实在过于特殊了。因此很多人怀疑,这种突然性不过是化石保存的问题:之前的生物并不比寒武纪少很多,只不过由于缺乏硬骨骼等原因,没能保存为化石。
【克劳德的挑战:寒武纪大爆发】
这时普雷斯通·克劳德(Preston Cloud)出场了。虽然不能说他发明了“寒武纪大爆发”这个概念,但他确实是第一个严肃考虑此可能的人。在1948年的一篇文章里,他指出,我们看到的“突然爆发”可能并非假象,而恰恰反映了寒武纪时的一次重大演化革命。换言之,在寒武纪可能发生了快速的、爆炸式的辐射演化,在短时间内产生了大量的新类群。诚然,后来发现在寒武纪之前不久出现过软体的埃迪卡拉动物群,但是它们数量上远不能和寒武纪相比,且形态上也差异过大,很可能并非现代生物祖先。和宇宙大爆炸不同,寒武纪的爆发并不是指生命的起源,倒更像生命的绽放——从平淡无奇的单细胞生物一跃成为华丽丰盛的多细胞世界。这对整个生物圈而言,无疑是一次伟大的新生。
但是为什么偏偏是寒武纪?克劳德倾向于认为,在那时大气氧含量超过了一定程度,足以支持多细胞生物的成长。绝大部分真核生物的生存都需要氧气。对于单细胞而言,全部的氧气都可以靠细胞膜的渗透获得;但是当多个细胞聚集到一起时,体积增大而相对表面积减小,就需要更高的氧气浓度才能够用。当然再往后可以用其他的方法补救,比如演化出鳃、肺和血液循环;但是这第一个门槛必须迈过去。
证据呢?克劳德指出,在海水中二价铁离子和氧气是不兼容的,相遇就会氧化形成三价铁进而沉淀,形成所谓“条带状含铁建造”。这种沉积物曾经遍布太古宇的地层,但在大约18亿年前突然不再形成了。由于氧气可以不断生成,而铁却无法补充,这个停止只能有一种解释:海水里的二价铁在此时被耗尽;而氧气也终于可以开始积累了。克劳德估计,按照这个速度,差不多在寒武纪,氧气足够达到可以维持多细胞生物的浓度。当然,这个估计的证据并不很充分,但是他的挑战已经摆上了擂台:如何证明寒武纪是或者不是一次真正的爆发?如果是,原因又是什么?
【布尔吉斯页岩,自然界的宏大实验?】
达尔文时代对于寒武纪早中期最大的认识就是所谓的“小壳化石”:顾名思义,就是各种各样类似小贝壳的化石,体积很小又往往破碎严重,很难看出什么所以然。在1948年克劳德提出寒武纪大爆发假说时,虽然化石丰富了许多,但是仍然处在“正常”的范围之内。只有当著名的“布尔吉斯页岩”被重新发现之后,人们才意识到寒武纪是一次多么壮丽的绽放。
其实去年不但是达尔文诞辰两百周年,也是布尔吉斯页岩发现的一百周年;它是由查理·沃科特——就是发现前寒武生物遗迹的那位——1909年在加拿大布尔吉斯山间小路偶然发现的,当时他已59岁。可惜,布尔吉斯位处偏远山区,马是唯一的交通工具;他本人当时更关注于前寒武的生命,而他的考察队规模又太小(连他的妻儿都随他一同来打下手),种种原因导致他在布尔吉斯页岩上没有花太多的精力。之后的十五年野外考察里,其中只有五个发掘季度用在了布尔吉斯页岩上,用于整理和描述的时间也不是太多。因此,尽管他在论文中将此处描述为“含量最丰富、保存最精美的中寒武世化石”,但是他在描述分类时仍然沿用了当时的分类学惯例,结果是六万件标本全部归入了已知的门类。1927年他逝世之后,布尔吉斯有一段时间几乎被遗忘了。
但是三十多年之后,当莫里斯(Convay Morris)等人重拾对布尔吉斯的研究时,惊讶地发现很多物种的身体构型非常特殊,很难归入传统的分类单元之中。一时间,许多人开始考虑为这些奇形怪状的东西建立新的纲甚至门。班特森(Stefan Bengtson)在1977年提出,有可能寒武纪大爆发的规模比克劳德以为的还要大,实际上这场爆发可能是自然界一次狂放的实验,前无古人后无来者;其间创造出了各式各样的“怪物”,它们大部分是不成功的试验品,不久即告灭绝,只有少数存活下来,成为后来其它物种的祖先。
这个假说确实非常令人振奋。当一部分生命在寒武纪第一次抵达足够的复杂程度时,它们看到了怎样广阔的世界啊!万物新生,一切景物都是新鲜的,一切可能性都在眼前。倘若果真如此,那么寒武纪的新生无疑是生命史上最重要、最激动人心的一刻。因此,著名古生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德,笔者的偶像,在此假说的基础上出版了Wonderful Life 一书(中译本《奇妙的生命》)。书中描述了布尔吉斯页岩里种种奇特得超出我们想象的生物,结论是:寒武纪大爆发是生命的终极实验。他甚至认为,倘若我们把整个生命历史倒回开头重放一遍,那么实验结果很可能与现在大相径庭——或许是那些怪物在寒武纪存活下来,而我们会变成连自己都认不出来的形态;智慧生命甚至可能都不会诞生。
这本书文笔生动,内容有趣,读来毫无晦涩之处,因此在外行人当中获得广泛好评,影响极大。(可惜江苏科技出版社的中译本就翻译得一塌糊涂,错译比比皆是……这年头科普著作的翻译问题很大啊。)然而学术圈子里,这本书却掀起了轩然大波。
【“怪物”的真实面目……】
问题的关键在于这些物种到底是不是全新的结构,是不是和已知物种毫无联系?布尔吉斯重发现之初,大家激动之下,建立新类群时往往大手大脚;但是更深入的研究表明,很多怪物不过是外表奇特,骨子里还是按照和已知生命同样的蓝图构建的。班特森本人在1991年发表了一篇文章,标题”Oddballs from the Cambrian Start to Get Even”,以巧妙的双关语表达了他的观点:这些生物“并不是看上去那么奇怪”。
寒武纪奇怪的生物中,怪诞虫Hallucigenia算是头一号。最早的标本中,这种生物似乎是用七对尖刺支持自己的身体,而背上则伸出一列触角,这样的生物连科幻小说都没有描写过,以致莫里斯用了Halluci这个词根为它命名——“让人产生幻觉的”。然而,80年代在中国发现了另一个丰盛的寒武纪化石群——澄江化石群。这里的新发现表明,怪诞虫被人们完全弄反了,其实触角有两排,向下支持身体;而尖刺是向上的!改正之后它完全可以归入“叶足动物”,这是一类古生物学家熟悉的类群。

图3 怪诞虫四格。1是化石里的样子,当然,压扁了……人们曾经以为,立体图应该是2那样,后来才发现触角少了一排,所以更可能是3那样……4是复原图。
另一种奇特的生物微瓦霞虫Wiwaxia,看起来好像一只带刺的龟壳,沃科特当初把它归入了环节动物,莫里斯则认为这么诡异的生物足以单立出一个门,不过后续研究表明沃科特很可能大方向是对的——它很可能以环节动物为祖先。最让人恼火的棘皮动物也有了很大进展:寒武纪的棘皮动物门里出现了21个纲,原先纲纲之间几乎找不出联系,人称“进化草坪”——不是一棵树,而是一片草坪,草与草之间没有联系;但是现在更深入的研究似乎也能把草根们连在一起了。虽然工作远未完成,但是从趋势上看,我们很有可能最终让诸多怪物都各归其位。
【问题归来,未完待续】
怪物安置好了,树建立起来了,老问题也回来了:假如寒武纪不是一次大实验,那么又如何解释它的突发性?它是真的突然爆发还是经过了前寒武的长期积累方才崭露头角?寒武纪本身暂时无法提供更多的答案了,我们需要回到寒武纪之前,探寻那些沉默的年代里发生了什么。所谓的前寒武埃迪卡拉动物群是一次失败的进化尝试吗?反复出现的遗迹化石到底和生命活动有怎样的关系?寒武纪之前是否发生了什么重大环境突变?现代分子生物学的分子钟技术对此有何说法?中国的震旦纪陡山沱化石群又提出何种证据?欲知后事如何,请听下回分解。
注1:(本注释无关紧要,可以不看~)地质学描述过去时期的术语有一套规范。当描述地质历史上的时代时,单位从高到低是宙、代、纪、世,层层嵌套;譬如说某种牙形石出现的时间是显生宙、古生代、寒武纪、芙蓉世。但是当描述这个时代所形成的地层时,则要分别换成宇、界、系、统。因此,文中会出现“寒武纪”和“寒武系地层”这两种说法
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母亲能轻松地把营养和氧给予腹中的胎儿,现在一项研究显示,母亲短暂的悲伤和喜悦也能够被传递给还未出生的胎儿。
怀孕时,压力和忧伤会对胎儿有害,但我们还不太了解短暂的情绪能造成什么影响。研究者给10名参与试验的孕妇看《音乐之声》中的5分钟欢快片段,另外14名孕妇则看《舐犊之情》(The Champ)中一段长度5分钟、催人泪下的的片段。每个片段在播放时,都在播放前后各插一段“中性”(不悲不喜)的视频片断,以便于研究观察胎儿的运动。
孕妇通过耳机来听电影中的声音,以确保只有母亲的情绪,而不是声音会对胎儿造成影响。研究者表示“胎儿在出生前最后三个月时已经能够很好地听声音了”。
研究人员用超声波对胎儿胳膊、腿和整个身体的运动进行了计数,发现相比播放中性电影片断,播放欢快电影片断时,胎儿移动胳膊的次数明显更多。而播放悲伤电影片断时,胎儿移动手臂的次数则要更少。
什么原因造成了这种现象还不清楚,不过,英国曼彻斯特大学的Alexander Heazell表示,胎儿的这种运动说明,其神经、心血管和骨骼肌肉系统在工作。研究可以让我们了解外部条件会怎样影响胎儿。
研究者觉得,悲伤可能会释放更多与“战斗还是逃避”相关的荷尔蒙,或许会使得血液离开胎儿。由于血液供应表少,胎儿会把这些血液供给自己的脑部和心脏,于是胎儿肢体得到的血液就变少了。但是美国约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院的 Janet DiPietro表示,用这项研究成果来给怀孕母亲提出建议还为时过早。
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前段时间大热的国产动画短片《李献计历险记》好评如潮。影片中,主人公和他的女友都是“差时症”患者。根据影片描述,“差时症”可以有两种表现,一种是一段短暂的时间,在感觉上漫长化。每秒都被延伸到无比漫长,好像永无尽头。另一种是把一段极长的时间,在感官上短暂化。这样的定义科学吗?那到底有没有差时症呢?
假设“差时症”存在,从字面上来考虑便是“有一种病,它让时间出现了偏差”。既然是让时间出现了偏差,那我们如果想了解它,就自然先得认识一下时间。
1889年,法国哲学家柏格森在《时间与自由意志》中最早提出了两种时间的理论。他将时间分为了客观时间和主观时间。客观时间是我们通常意义上理解的自然时间、空间时间。而主观时间说的是我们的心理时间。柏格森认为我们传统意义上是用空间的固定概念来说明时间。按照过去、现在和将来的依次延伸发展的。而在和其不同的心理时间中从来没有过去、现在和将来的界线,这三者是互相渗透的。因而心理时间是具有弹性的,人越是进入意识深处,空间时间越不适用时,只有心理时间才是具有意义的。
对于“差时”现象最早的研究者是美国心理学家侯格兰德。1933年,他照顾患流感发高烧的妻子时,发现即使只离开一会儿,妻子也抱怨他去得太久。他让妻子估计1分种的长度,结果妻子认为37秒便是1分钟。当她的体温越高,对时间的估计越少。侯格兰德怀疑这是因为大脑内有一个内在时钟,体温的升高会让它的速度变快。此后一系列的实验都说明了这一点,比如对脑袋加热,或者让人待在高温房间中,都会使人觉得时间过得慢,或者说其脑内的时钟走得快,速度可以快大约20%。
疾病导致感知障碍在病理学中也有一种精神疾病和“差时症”很相似———时间感知障碍。
时间感知障碍是四种知觉综合障碍中的一种,是指人体在感觉时间体验时与自然时间存在差异。这样的现象,一般情况下发作时间短至一两分钟,长则可能出现半天、十几小时,甚至更长。
对于时间感知障碍产生的原因和机理,目前尚无明确的结论。有人认为这与人格因素有关,可能是人格本身的病态变化的反映。在病理学中时间感知障碍一般都是伴随一些疾病出现,比如精神分裂症,在发热、服用兴奋剂之后也可能发生时间感知障碍。
大脑中的嘀嗒时钟现在,我们可以说,“差时症”的确存在了———只是没有影片中表现的那样夸张。
那我们对时间的感知为什么会出现偏差呢?这就要说到大脑中的“时钟”了。现在,我们已经知道大脑的计时能力分成三个“域”:一端是生理节奏“域”,控制24小时周期内的睡眠和清醒等;另一端是毫秒计时“域”,负责计算精细的运动任务;中间部分,被称作间隔计时“域”,这是我们可以感知时间流失的系统区域。
神经学家已经开始研究人脑的计时原理,也研究了那些时间感知因疾病或脑损伤而失真的病人。结果发现,间隔计时是一种非常复杂的被称作“巧合检波”的模式。简单来说“间隔计时系统”就是大脑中某一区域的神经元负责我们的运动、注意、记忆等活动,它们产生的脑电波被检波识别,便整合成时间流失量的估量值。因此,神经元的信号传递和脑波产生便对这种评估能力产生了影响。这也可以解释一些我们现实中的现象。如我们已经知道服用精神类药物、发热等情况必然会对人的神经传递有所影响,某些吸毒者很可能因此影响到多巴胺系统的释放程度从而产生时间感知障碍。还有一些情况,如深度睡眠时大脑所产生的脑波与清醒时比会缓慢一些,因此,有时候我们猛然醒来如果没有外界参照物的提示,很大程度上无法准确评估时间。
总有一天,我们会弄清“差时”的真相。
文字编辑:拇姬
已发表于:新京报《新知周刊》
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还记得我们第一次行走中队活动是参观复旦大学解剖标本馆,报名十分踊跃,30个名额半小时内就爆满。那次报名还需要写一封能“感动”我们的参观理由呢!
时隔一年,托“行走中队”新成员哆唻咪的奔走,周日可以去二军大的解剖标本馆啦!
————————以下为哆来咪拟的公告—————————
骇人的解剖标本,静谧的军医校园……对于一般人来说都显得无比神秘。而这次我们的目标正是第二军医大学的一个解剖标本陈列馆。这个小小的博物馆中容纳了众多精致而罕见的标本,现场会有解剖室老师的具体讲解,对于非医学类的同志们来说更是机会难得。
这个解剖陈列室不对外开放,哆唻咪同学也是费尽心思说服了穿军装的老师给了这样一个难得的参观机会,(当然老师还是很nice的,专门安排周日加班哦)。为此哆唻咪同学甚至说了一个小小的white lie~~以“复旦大学生科院低年级没有什么相关基础的学生”的名义:p。(也希望报名参观的大家伙可以怀着对军人和解剖医学的一份敬畏,保持一份小小的低调。)


附送哆唻咪同学首次探访的几个印象,也算小小剧透:门口守卫的兵哥哥很严格也很可爱;解剖楼的电梯绝对适合拍鬼片;还有实验室中身穿迷彩裤一手拿着大脑一手拿着手术刀的二医大学长们。
时间:10年3月21日 周日下午1点……(也就是13点)
地点:杨浦区翔殷路800号(五角场附近,8号线翔殷路站) 第二军医大学
名额:30位
报名方式:名额已满。请大家不要再发送报名邮件,我们会在今天22点前给大家回复确认邮件的。请留意邮箱和……垃圾邮箱。
———————————————分割线,again!————————————————
普通的科学场馆,您自己个儿去。
“达文西行走中队”讲究品牌形象,你听也没听说过的、你想也想不到的、不对外开放的……和科学搭边的场所,想去吗?来报名。
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请继续关注小红花制度!请看小红猪新一期:
怀孕到底能有多漫长,《23岁胎儿的不解之谜》
请到以下英文全文抢稿贴后留言抢稿(手头有未完成翻译稿件者不得重复抢稿):
《人类文明——进化的源力之一》以及附有奥巴马大头贴的《填补空白:压缩传感的数学算法》
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原文 译者:人神之间
个人简介:本人现漂流在一小岛国上学化学,但马上就要启程前往美利坚继续深造,估计就终生陷入科研这个泥潭了。爱好广泛,旅行还差一个国家就到20国,今年应该能够打破;还喜欢桥牌,维基,游泳。有推的可以fo我@demigodluo
校对:未明虫子 小红花等级:3朵
16到17世纪的“珍品陈列柜”收藏着欧洲传教士及其他旅行者从新大陆和东方带回来的非同寻常的纪念品。羽毛光鲜的鸟类标本、比人个头还大的贝壳和从非洲的沙漠中拖出的木乃伊往往比肩而立。然而最古怪的珍品有时就在你自己的后花园中。法国外科医生皮埃尔·迪奥尼斯就发现了这样一个例子。他在一位神父的收藏品中偶然发现了一个仿佛由皮革制成的胎儿状物品,于是下定决心要了解关于它的真相。这个残缺的物品难道真的是经过23年之久怀孕的产物?
1678年,王后玛利亚·特里萨的御用外科医生皮埃尔·迪奥尼斯陪伴着他尊贵的病人前往法国东北部小村蓬塔穆松(Pont à Mousson)游玩。村里牧师巴比拉神父对皇宫里来的游客致以了欢迎。这位神父喜欢收藏来自世界各地的奇珍异宝,这一点远近闻名。巴比拉热情地展示了炫耀他的藏品。神父绕开悬在天花板的骷髅,跨过罗马废墟里掠夺来的圆柱,将他的宝贝呈现在客人面前,他很有信心,这件宝贝会让王后和随从们喜欢。
神父举起一个充满精馏酒精的大罐子,罐子里漂浮着一个革质的球状物品。这东西唤起了王后和迪奥尼斯的好奇心,二人凑了过去想看个究竟。来到近前他们才看清,那个球实际上是个畸形的胎儿,非常骇人。“它的胳膊、腿和脊柱都揉皱在一起,根本没法展开,”迪奥尼斯写道。“胎儿的脸极其丑陋,呈非常深的红棕色。”神父自豪地解释说,这个孩子是在他母亲死后从母亲的腹部切下来的,母亲死时距她得知自己已怀孕已经23年了。
王后让迪奥尼斯去调查神父所宣称的事实。玛利亚·特里萨对解剖学的迷恋是出了名的。她的丈夫路易十四建立了一个饲养异域动物的小动物园,每个小动物死后她都会传唤外科医生解剖尸体。1698年,迪奥尼斯出版了流传甚广的《关于人类的后代的专题论文》,书中提到:“王后不像其他女人那样对解剖示范感到厌恶。”
王后的外科医生对医学中的神秘现象并不陌生。在凡尔赛,当贵族因疾病,事故或不正当的游戏丧生时,经常由他执行尸体解剖来判断死亡原因。他对“传宗接代”(当时对繁殖和分娩的称呼)也不陌生。国王指派迪奥尼斯在皇家花园教授解剖学,他曾在那解剖过从绞刑架上解下来的孕妇尸体或是由皇室家族进献的标致的姑娘。
迪奥尼斯就这具尸体的详情向巴比拉询问,但是这位平素热情洋溢的人“不能或者不想告诉我更多。”迪奥尼斯并没有气馁,他一直继续坚持着。数十年长的怀孕自文艺复兴时起便有过耳闻,类似的故事一直延续到17世纪。事实上,在剖腹产和超声波出现之前的时代,这种长期怀孕的传闻总是不断地被重复着。
迪奥尼斯熟知那个著名的故事:“桑斯的胎儿”(Fetus of Sens)。1582年,68岁的科隆莫·查蒂(Colombe Chatri)在怀孕28年后死去了。当医生解剖她的尸体时,他们发现了一个巨大的、石头般的胎儿,看上去是一个女婴。更近一些的例子发生在1678年的图卢兹,64岁的玛格丽特·玛蒂耶(Marguerite Mathieu)死时,子宫里尚有一个25岁的胎儿。
之前的这些事例还没有任何明确的生物学解释,但迪奥尼斯并没有过多地关注那些老妇人把事情归咎于魔法和巫术故事。尽管审判女巫在当时的欧洲已经逐渐衰微,但准妈妈们仍然被教导要对那些涉猎黑魔法的接生婆保持警惕。由于她们懂得一些能促进或阻碍生育的知识,人们既需要她们,但又同时感到害怕。在玛蒂耶的例子中,大家普遍认为是因为这位做母亲的拒绝了一个接生婆的服务,作为报复,气愤的接生婆就对婴儿施加了巫术。
迪奥尼斯在访问村民之前就做好了会听到这类解释的准备。然而,他所听到的却是异常中肯的回答。那个迷一样的胚胎的母亲确实怀孕了23年,而且在那之前她还毫无障碍的生育了几个小孩。她的死因是疾病,而不是因为怀孕。1674年,在她去世后,外科医生对尸体进行了解剖。他们发现了一个胚胎,正是如今存放在巴比拉神父的保险柜中的那个。
外科医生回顾了他所有有关生殖解剖与生理学的知识。两个最伟大的古代医学哲学家,希波克拉底和盖伦,都认为妊娠开始于交配时男性和女性的“种子”的顺利结合。随着显微镜的发明,人类的卵细胞最终于1672年被发现,5年后,精子也被发现了。这意味着人们需要改写流传了几个世纪的关于生殖的古老学说。
两类想法迅速的出现了:生殖被视为由雌性卵细胞或雄性精子单方面的作用,而非两者的共同作用。“卵源论者”坚称人类的一切都孕育在女性的卵细胞中,像俄罗斯套娃那样一层一层的嵌套着;“精源论者”则提出反对,认为每一个精子的头部都包含有一个小人,早已整装待发。在接下来将近一个世纪的时间里,关于人类是单独孕育在卵子或精子里的理论在胚胎学中占据了统治地位。直到1780年,一些我们现在认为属于后成说的初期理论才开始在医学界出现。
迪奥尼斯是一个卵源论者,但随着卵源论而来的关于性行为对怀孕没有作用的观念仍让他感到震惊了。在法国南部流传着一个“荒谬的谣言”,说一个青年男子在性行为过程中没有射精,此后开始怀孕。数小时之后,该男子的一个睾丸开始剧痛。接下来的八个或九个月的时间,那个睾丸肿胀到有一个火鸡蛋的大小,需要切除。在切除下来的那团物质中,医生们发现了“一个骨质的球状物,上有两个眼眶以及两个黑色的小囊,球状物里充满了水”。尽管有些人声称一个男子使自己怀孕是可能的,但迪奥尼斯在他的结论中坚定的认为那所谓的睾丸“妊娠”不过是一团癌组织罢了。
迪奥尼斯下定决心要解开23岁婴儿的谜团。他回到了巴比拉的珍品陈列柜,并向牧师施压,要求后者透露更多的信息。巴比拉不情愿的提供了自己关于这个漫长怀孕的解释。他说,那个女的怀孕的时间并非23年,而是整个一生。当她自己都还在母亲的子宫里时,一个受精卵就附着在她的腹腔之中。那个胚胎并不是她的孩子,更准确的说应该是她的双胞胎姊妹。
迪奥尼斯否定了神父的想法:在他看来,神父是受到了蒙骗,和那些被所谓的睾丸妊娠骗过的人一样。外科医生越来越不耐烦的对巴比拉解释说在性交时释放的“精气”向上运动穿过子宫而最后抵达输卵管。在其中一根输卵管内,精气促进了那些早已成型的、极小的胚胎的生长发育。但胚胎并没有像正常一样顺着输卵管进入子宫,然后在那里继续的发育,而是“掉入了腹中”,并在那里停留直到母亲的死亡。神父“拒绝屈服于我提出的道理”,迪奥尼斯后来写道。“所以我决定让他独自去体会他自己的顽固。”
如果忽略他对先成说的偏爱,迪奥尼斯的理论正符合我们现在所认为的异位妊娠或又称腹腔妊娠。但神父真的错了么?他的解释暗示了fetus in fetu(胚胎中的胚胎),一些时候也被叫做“寄生双胞胎”。这种情况首先发现于19世纪,非常罕见。一个钙化的、胚胎状的物质停留于另一个胚胎的体内,而此时两者都还在子宫之中。也许,老神父的想法并非全然没有可能。
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下次当你发现自己又郁闷了,别再试图强装笑脸了。一些研究显示,忧郁有助于让人展现出巅峰水准。
澳大利亚新南威尔士大学心理学教授Forgas在实验中诱导志愿者产生好或坏的情绪,在随后的测试中,不良情绪的志愿者表现好于心情愉悦的志愿者。相比那些愉悦的志愿者,心情恶劣的人更注重细节,更不容易受骗,判断更少出错,建议更为让人接受。另一项研究甚至表明,表现出害怕、生气、厌恶或者伤心等负面情绪的人,更容易让人回想起来。
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消化奶中乳糖的能力,也叫乳糖酶耐久性,是进化得来的优势,约7500年前出现在欧洲,世界其它地区也有出现。这个能力有什么用?如果没有的话,断奶之后,就再也没法消化奶中的乳糖了。实际上,世界上大多数地方的人(非洲大部分地区、亚洲很多地区、大洋洲)的人都没有消化乳糖的能力。
一项研究发现,目前已知的4种跟奶消化有关的遗传突变,不能解释很多人消化奶的能力。这说明有其它导致奶消化能力的遗传突变存在,但是还没被发现。
这回的调查显示,只用已知的相关基因数据作预测的话,得到的结果跟实际情况比偏低。这表示,有更多消化乳糖有关的遗传突变没被发现。
研究找出了一些地区,在这些地区,现有突变数据不能解释乳糖耐受性。之后就可以重点调查这些地区,找出新的乳糖耐受相关遗传突变。
什么叫“乳糖耐受”?
乳糖酶是一种酶,由一种基因制造,能将乳糖分解为两种能消化的东西(单糖)。这种酶在人类(和大多数哺乳动物中)婴儿体内活跃。多数成年人(和成年哺乳动物)在断奶后就不能消化乳糖了。只有一小部分人口,多数是有游牧背景的人群,才能消化乳糖,或者叫乳糖耐受。
乳糖耐受是进化上新近才出现的特质,新石器时期欧洲人没有这个能力,约7500年前,这种能力首次出现在欧洲巴尔干Linearbandkeramik文明中。非洲和中东也出现了这种能力,但相关的基因突变与欧洲的不一样,似乎是独立于欧洲进化出来的。
现在该怎么评价“喝奶有益健康”这个提法呢?
研究人员个人看法是,虽然媒体上的提法都是“喝奶=身体健康”,但实际上大多数人类是不能消化奶中乳糖的健康人,而这不是什么身体上的毛病。
相比原奶,奶产品或加工过的奶制品(如酸奶和干酪等)通常乳糖含量较低,所以有时候,不能消化乳糖的人可以吸收这些奶制品。在这方面,临床医生或营养学家能够为每个人给出适合他自己的建议。
不确定自己能不能消化奶中的乳糖?可以尝试一下传统的生理学检测方法,遗传学试验现在还不靠谱。
原先曾有一篇文章讨论过“喝牛奶还是喝豆浆”的问题,里面解释得更详细。
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我是一个“西瓜控”,不管夏天还是冬天,都喜欢吃。要是一人独享西瓜的话,我都是一刀两半,然后拿勺子大口大口地吃,痛快。可是如果和家人朋友一起分享的话,那只好把西瓜切成一块一块的,大家一人一块的这么吃。可是面对西瓜,我总会邪恶地挑大块的吃,以免“吃亏”。如果两个人分瓜,一人一块轮流吃下去,谁会吃得多呢?又怎么才会吃得多呢?
你或许不知,这也是一个有趣的数学难题呢,虽然不像哥德巴赫猜想这么有名,但它也整整经历了15年才终于在去年被成功解决。
问题最早在1967年《数学杂志》上被提出,好事之人叫厄普顿(Upton),但他关注的不是分西瓜,老外嘛,爱分Pizza。因此问题如下:如果有一个Pizza,经若干刀分成若干份之后,两个人按照顺时针(或逆时针)的顺序一人一块来吃的话,谁能吃得多呢?这个问题看似很白痴,有人会说,每个人都取来自己分得的Pizza,然后称一下不就知道了吗?但这个问题在数学家眼中,却是另一个世界。
问题的开端:切2刀和切偶数刀数学家磨刀霍霍,开始考虑各种情况。第一,如果每一刀都经过Pizza的圆心的话,那当然不管切几刀,两个人都会分到一样多。实际上人们分Pizza不可能精确地都切过圆心的,所以问题来了:如果每一刀交错点不在圆心上,那两个人谁能分的多呢?
显而易见,切两刀的话,那Pizza会分成四份(见下图)。如果两刀的交错点不在圆心,那么一定会有一块大一些,也就是包括Pizza圆心的那一块。结果不难推出:吃到Pizza圆心的那个人会分得更多Pizza,也就是图中白色的两块Pizza。
如果切4刀,6刀,8刀或更多的偶数刀的话,结果就有所不同了——两个人会分得一样的Pizza。(见上图)这个问题并不是很难证明,不用很难的代数知识就可以解决。厄普顿也就是做了这个工作,分析了所有偶数刀的分发结果。可如果是切3,5,7,9刀呢?这才是真正难题的开始。厄普顿并没有研究这个,它也就一直沉寂到了1994年。
真正的难题:切奇数刀的话数学家迪尔曼在1994年的时候同样是在《数学杂志》上再次提到了这个Pizza难题,并且邀请广大数学家们来解决:如果切奇数刀会怎么样?他自己计算了,如果切3刀的话,吃到Pizza中心的人会分得的更多。然后另一个数学家马布里加入了这个研究,他计算了切5刀的情况。结果正好相反,吃到Pizza中心的那个人会分得更少。如果继续计算下去,再增加两刀达到7刀的时候,结果又反过来了……每到下一个奇数,结果好像就颠倒一次。(见下图)
如何分析所有奇数的情况呢,这似乎才是问题的关键所在。迪尔曼和马布里两人由此展开了他们漫长的数学解密征途。这个问题看似简单,但是要做到严格的数学证明,并不容易,就像历史上那些著名的数学难题一样,需要精密而且精巧的方法,才能解决。
经过了漫长的15年,他们才终于征服了这个Pizza难题。15年,就研究了怎么分一个Pizza,听上去有点滑稽,但对于数学理论来说,这是一个不可忽视的贡献。具体的解决方法,我想我和大家都不能完全看懂,在此就不赘述,大致上他们把问题转化了一下:把“每多切一刀,两个人相比谁多谁少”由一个正负值的来表示。为了分析这个正负值是如何变化,他们需要一个代数模型来计算。经过多年来在无数的代数学已有的模型中辛勤搜索,他们终于从一篇1979年的论文中找到了所需的模型,然后问题迎刃而解。结论也就是——切3,7,11,15刀(4N-1刀)时,吃得到Pizza中心的人会分得更多;切5,9,13,17刀(4N+1刀)时,吃到中心的人分得少。
问题是解决了,结论是证明了,不过有人问,这个给我们的工业生产带来什么好处了吗?没有,暂时还没有。数学的美,不在于那些,而在于其精巧的思路和严谨的逻辑,这才是一个有一个数学难题真正的魅力。不过这至少让我知道了,如果我和另一个人分西瓜的时候,如果切了偶数刀的话,那就一人分一半;如果切了奇数刀的话,那我有50%概率多吃到西瓜。也就是说不用想太多了,总体来说,西瓜总是平分了的。但是对于看了本文的朋友们,你们现在应该有足够的自信大胆切奇数刀,然后保证自己能吃到更大分的Pizza(或者西瓜)吧。
(最后特别感谢小庄,小方,郑然对本文的帮助,排名先后不代表贡献大小,谢谢)
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婴幼儿似乎一听到音乐就爱手舞足蹈,现在研究者证实了这一点,婴幼儿对节拍(rhythm)和节拍速度(tempo)有反应,相比说话更爱音乐。
对很多5个月到2岁的儿童的表明,婴儿可能生来就会跟随音乐扭动身体。是节拍(beat)而不是旋律(melody)等其它音乐特征造成了婴儿的反应。而且婴儿越能跟音乐同步,就笑得越高兴。不过到底为什么还不清楚。
婴儿们听了很多种声音,包括经典音乐、节拍和讲话。他们自然的动作由视频和3D动作捕捉技术记录,然后对比婴儿们对不同声音的反应。这其中职业芭蕾舞者们也参与了进来,分析孩子们的动作到底有多符合音乐。
我见到的小孩是一听到音乐,就喜欢跑来跑去,一边跑手还一边挥舞。跟放什么歌也很有关系,有的歌放出来小孩也不爱动。
消息来源:PhyOrg3月15日报道、《国家科学院院刊》(PNAS)论文摘要
图片来自 Corbis
徐青 编辑
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Tony Phillips 文 Shea 编译
从波及范围图可知,上个月发生在智利的8.8级地震是非常强烈的。但到底有多强烈?美国宇航局的科学家说它震“歪”了地轴。
美国宇航局喷气推进实验室的地质学家理查德·格罗斯(Richard Gross)说:“如果我们的计算是正确的,智利地震使得地球的形状轴偏移了大约8厘米。”

[图片说明]:美国地质勘探局公布的智利地震图(左)。
你也许会认为地球突然倾斜了8厘米。但这并不是“形状轴”所指的。格罗斯说:“形状轴并不是按照地球是如何倾斜的来定义的,而是根据地球是如何平衡的而来的。”
地球并不是一个完美的球形。大陆和海洋在地球上也不是均匀分布的。例如,北半球多陆地,南半球多海洋。这些不对称的结果就是,地球在它自转的同时还会摆动。形状轴正是地球物质的平衡轴,而自转轴也会绕着它摆动。
格罗斯说:“智利地震所造成的物质移动足以改变整个地球的质量平衡状态。”
形状轴的偏移并不是什么新鲜的东西。对于其自身而言,由于“冰后回弹”形状轴每年会移动大约10厘米。在上一个大冰期之后约1.1万年,许多厚重的冰盖消失了。这减轻了地壳和地幔的“负担”,使得地球得以“伸展筋骨”回弹到更接近球形的状态。这一回弹过程仍然在进行,因此很自然地形状轴也会随之移动。
2010年2月底的智利地震对地球形状轴的影响相当于以往正常情况下一整年的偏移量。这是真正的由地震造成的偏移——并非“逗你玩”。
然而,到目前为止这一切都是计算和怀疑。“我们还没有实际测到这一偏移,”格罗斯说,“但我正在计划中。”
其中的关键是全球定位系统(GPS)。“使用全球GPS接收机网,我们可以高精度地监测地球自转,”他说,“地球自转和地轴指向的变化会影响我们从地球轨道上的卫星所接收到的信号(的相位和时间)。”
GPS已经用来监测地球自转的季节变化。它发现,潮汐、风、洋流以及地球熔融核心的环流模式都会有规律地影响地球转动。例如,1月中的某一天通常要比6月中的某一天长1毫秒。这一大致6个月的变化主要就是由季风造成的。此外还有时间跨度为周、年、十年和世纪的变化。

[图片说明]:观测到的由潮汐、风、洋流和其他因素造成的地球日长变化。摘自《Treatise on Geophysics》(2007)第3.09章“Earth Rotation Variations–Long Period”,作者Richard Gross。
地震会给GPS信号“加料”,格罗斯相信他能找到它。
“为此我必须在GPS的地球自转测量中减去潮汐、风和洋流的影响,”他解释说,“在这之后地震的效果就会显现出来。”
最近的新闻报道都集中在智利地震对地球日长的影响——它使得地球自转周期缩短了1.26微秒。这是事实。但相对于风和潮汐这一效应完全可以忽略,因为后两者的作用是地震的数千倍以上。
正如格罗斯所指出的,真正的新闻是地球形状轴可能发生的偏移。他对此的看法非常“喷气推进实验室”化:“我们用来监控行星际探测器的天线都位于地球上。如果我们的监控平台发生了偏移,我们需要了解它。”

[图片说明]:国际地球自转服务所报告的自2009年1月起的地轴正常摆动。坐标网格单位为毫角秒,1毫角秒=1/3,600,000度。
之前还没有测量到过由于地震所造成的地轴变化。2004年格罗斯曾尝试寻找苏门答腊9.1级地震所造成的偏移,但他没有发现有关的信号。由于靠近地球赤道,因此苏门答腊地震对地球形状轴的改变并不明显。虽然智利地震的烈度要小一些,但它也许会造成更大的偏移。
发现的舞台已经搭好。“计算机开足了马力。潮汐、风和洋流的模型也从来没有这样好过。智利的地震应该会产生一个更强的信号。”
格罗斯希望几个月内就会答案。因此不要走开……
[Science@NASA 2010年3月11日]
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window.clipboardData.clearData();
window.clipboardData.setData("Text",txt);
}
else if(navigator.userAgent.indexOf("Opera")!=-1){
window.location=txt;
}
else if(window.netscape){
try{
netscape.security.PrivilegeManager.enablePrivilege("UniversalXPConnect");
}
catch(e){
alert("您的firefox安全限制限制您进行剪贴板操作,请打开'about:config'将signed.applets.codebase_principal_support'设置为true'之后重试,相对路径为firefox根目录/greprefs/all.js");
return false;
}
var clip=Components.classes['@mozilla.org/widget/clipboard;1'].createInstance(Components.interfaces.nsIClipboard);
if(!clip)return;
var trans=Components.classes['@mozilla.org/widget/transferable;1'].createInstance(Components.interfaces.nsITransferable);
if(!trans)return;
trans.addDataFlavor('text/unicode');
var str=new Object();
var len=new Object();
var str=Components.classes["@mozilla.org/supports-string;1"].createInstance(Components.interfaces.nsISupportsString);
var copytext=txt;str.data=copytext;
trans.setTransferData("text/unicode",str,copytext.length*2);
var clipid=Components.interfaces.nsIClipboard;
if(!clip)return false;
clip.setData(trans,null,clipid.kGlobalClipboard);
}
}
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当一段罗曼史结束后,你除了可能心情低落,日夜买醉,从一个有为男向上女堕落为颓废哥寂寞姐外,还会产生什么变化?
2月份的《个性与社会心理学通报》里,一篇论文揭示:一段浪漫的爱情结束后,一个人的自我概念(self-concept)也很容易被改变。
自我概念是一个人对自身存在的一种体验,认识到自己到底是谁的基本观念。浪漫的爱情里,情侣间除了共同活动,共享朋友,自我概念也会重叠起来。通过3组实验,研究者发现失恋后,个人的自我概念会变得不那么清晰了,这将导致情绪上的痛苦。所以这世上失恋和痛苦几乎是等价的。更糟糕的是,人们会倾向改变对自己的看法,看不清自己是谁,认为自己更加渺小。
作者在论文中写道:“情侣之间总是心有灵犀,能够洞察对方的心思,我们说这是找到了另一半,这其实也是找到了一个完整的自己。而当你失去了这一半,也就变成了另外一个你。”
在伟大的后现代解构主义浪漫大片《大话西游》里,至尊宝被紫霞仙子打上三颗痣的印记,于是他变成了孙悟空转世。当他戴上紧箍儿,失去了紫霞仙子,于是他变成了斗战胜佛。世间的事情总这么相似,科学也能跟上了感觉。珍惜你所拥有的吧,不然等你变得自己都不认识自己了,也怪不得别人说:他好像一条狗耶。
function copyCode(id){
var testCode=document.getElementById(id).value;
if(copy2Clipboard(testCode)!=false){
alert("生成的代码已经复制到粘贴板,你可以使用Ctrl+V 贴到需要的地方去了哦! ");
}
}
copy2Clipboard=function(txt){
if(window.clipboardData){
window.clipboardData.clearData();
window.clipboardData.setData("Text",txt);
}
else if(navigator.userAgent.indexOf("Opera")!=-1){
window.location=txt;
}
else if(window.netscape){
try{
netscape.security.PrivilegeManager.enablePrivilege("UniversalXPConnect");
}
catch(e){
alert("您的firefox安全限制限制您进行剪贴板操作,请打开'about:config'将signed.applets.codebase_principal_support'设置为true'之后重试,相对路径为firefox根目录/greprefs/all.js");
return false;
}
var clip=Components.classes['@mozilla.org/widget/clipboard;1'].createInstance(Components.interfaces.nsIClipboard);
if(!clip)return;
var trans=Components.classes['@mozilla.org/widget/transferable;1'].createInstance(Components.interfaces.nsITransferable);
if(!trans)return;
trans.addDataFlavor('text/unicode');
var str=new Object();
var len=new Object();
var str=Components.classes["@mozilla.org/supports-string;1"].createInstance(Components.interfaces.nsISupportsString);
var copytext=txt;str.data=copytext;
trans.setTransferData("text/unicode",str,copytext.length*2);
var clipid=Components.interfaces.nsIClipboard;
if(!clip)return false;
clip.setData(trans,null,clipid.kGlobalClipboard);
}
}
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