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  • 盤點2022年那些奇特的科學研究
    來源:返樸
    發布時間:2023-01-04
    瀏覽次數:2989

    版權歸原作者所有,如有侵權,請聯系我們

    2022年嚴肅的科學界給大家帶來了不少新奇、搞笑、甚至詭異的研究,科學家們不僅腦洞大開,更是努力將一些科幻小說中的設定搬入現實。

    編譯 | 小葉

    動物,總能超越人類想象

    魚車沖沖沖!

    如果魚兒會駕駛,它們喜歡開什么?2022年1月,以色列科學家給魚缸按上輪子,教會六條金魚在地上駕駛魚缸,魚兒終于登陸了!**[1]**它們毫不費力地“駕駛”著專門適合魚類駕駛的魚動車(Fish-Operated Vehicles,簡稱FOV)順利抵達目的地,享用美食獎勵。所以,你可能會問,金魚怎么駕駛的呢?金魚在水缸中游動,能夠目視到目標,它會引導魚缸的移動方向,向著目的地的方向移動,FOV因此也往同一方向去。研究人員說,在訓練了幾天之后,金魚成為了優秀的駕駛員,它們不僅能順利駕駛到目的地,還能避開障礙物和死胡同,也不會轉錯彎。那為什么要教金魚駕駛呢?科學家希望理解動物在陌生環境中的導航能力。

    視頻1 金魚開車【請前往“返樸”公眾號觀看視頻】

    “吃我一擊!”

    2022年11月,科學家發現澳洲“陰郁”章魚(Octopus tetricus)名副其實,它們一不開心就互相“投擲”撒氣**[2]**。澳大利亞和美國科學家在澳大利亞杰維斯灣(Jervis Bay)拍攝下一系列視頻,在視頻中,這種頭足類動物會故意向另一只章魚投擲泥沙和貝殼。它們會先收集齊泥沙貝殼,擺出一個非常特別的姿勢,然后從被稱為“虹管”(siphon)的管狀結構中一口氣噴出去。因此科學家相信它們的投擲實屬刻意行為。這是科學家第一次看到章魚相互扔東西,并且它們更喜歡拋射淤泥。在長達24小時的視頻中大約有10只章魚扔了102次,雌性和雄性都盡情參與。雌性投得更多,大約占三分之二,而且準頭還不差,一只雌章魚在1小時內扔了17次,其中9次擊中對手,包括8次打中了附近的另一雌性,1次打中了斗得最歡的雄性。而被“攻擊”者則會做出一些防御或躲避行為。

    視頻2 章魚噴射【請前往“返樸”公眾號觀看視頻】

    斷尾也不能耽誤找對象

    這項研究雖然發表于2021年11月,但榮獲了2022年的搞笑諾貝爾生物獎。這是一個關于死亡與愛的悲慘故事,主人公是南美毒蝎——無支蝎(Ananteris),若不幸落入天敵之口,它們會像壁虎一樣斷尾求生。撿回一條命的無支蝎也因此付出慘重代價——余生永久喪失排泄能力,因為被舍棄的組織中包含肛門、部分腸道等后端消化系統。這只可憐的蝎子會經歷數月便秘,最終相當痛苦地死去。來自巴西的科學家很關心在生命最后的那點時光中,斷尾和便秘對蝎子的跑動以及交配是否有影響**[3]。結果發現無論雌雄短期內,斷尾對跑動沒有影響,而長期來看只有雄蝎的跑動速度變慢了。不過,長期便秘并不影響跑速。至于找對象,情況并不樂觀:雄蝎斷尾時間一長,跑得慢了,對象確實“難追”;其次,身體欠佳的雄蝎在求偶時的表現也不好;最后,盡管斷尾雄蝎仍有繁殖能力,但研究人員推測,積聚在體內的糞便可能導致精囊變形,致使功能受損[4]**??偠灾?,斷尾之后越往后拖,雄蝎越難留下后代,找對象,還得趁早。

    2022搞笑諾貝爾生物學獎得主演示斷尾求生。

    鸚鵡vs人類:垃圾爭奪戰

    上世紀30年代,為了食物和淡水資源,澳洲軍隊曾舉起武器(兩挺機槍和1萬發子彈)和他們的國鳥鴯鹋(emu)結結實實打過一戰,結果人類耗盡彈藥也只不過打死了幾只,以全軍撤退告終?,F在,又有一支新的種族加入對抗人類的陣營:葵花鳳頭鸚鵡(Sulphur-crested Cockatoo)。而這次爭奪的目標竟然是城市垃圾,沒錯,就是垃圾!人類丟棄垃圾,而鳥類大快朵頤。2022年9月,澳洲和歐洲科學家發現人們和鳥類目標不同卻統一的行為:打開垃圾桶蓋扔垃圾vs吃垃圾**[5]**。聰明的鸚鵡用喙撬起垃圾箱蓋,將蓋子翻過去,彼此間還相互傳授這一翻蓋技巧。與此同時,為了保護垃圾不再被翻出來,澳洲人使用重石頭、水瓶、繩索和棍棒以驅趕鸚鵡,但狡猾的對手總能及時調整對策,一來一回打得不亦樂乎。其實,該研究的目的在于了解不得不與人類共存的動物會如何改變自己行為,并傳授給其他同伴,它們所建立并傳播的復雜文化(人類眼中的“戰爭”)有助于其適應不斷變化的人類社會。

    人類,總要超越極限

    最古老的截肢手術

    想象一下,如果不打麻藥就進行大腿截肢手術會是什么樣;再想象一下,能用的手術工具只有石塊和木頭,結合這兩大恐怖場景,你可能會理解3.1萬年前印度尼西亞婆羅洲島上一名年輕狩獵采集者的遭遇了——這是我們目前已知的最古老的外科手術。2022年9月《自然》發表的論文對此做了詳細描述**[6]**。澳大利亞和印度尼西亞科學家在一座石灰巖洞穴中挖掘出一具古代遺骸,死亡時間距今約3.1萬年(舊石器時代晚期)。這具遺骸有兩個最顯著特征:左小腿缺失了約三分之一,但脛骨與腓骨截面整齊,說明是精心切割的結果;而且截面還顯示出愈合后的骨痂,說明切割處經過清洗以避免感染??茖W家由此推斷,此人身前可能經歷過一場腿部截肢手術,而實施手術的醫生應該掌握了腿部解剖結構、肌肉以及血管系統的詳細知識與手術技巧,并且懂得術后護理,防止患者大出血而死。

    左脛腓骨截面顯示出愈合后的骨痂,科學家認為這是經過復雜手術后的結果。丨圖片來源:Nature

    “快樂”過敏癥

    過敏困擾著很多人,人們會因各種奇奇怪怪的東西過敏,但下次花粉季讓你痛不欲生時,可以想想還有比你更倒霉的家伙:有人會對自己的性高潮過敏。2022年10月報告的一份病例中**[7]**,一位平日健康的27歲美國男子在泌尿科就診時說自己每次魚水之歡或自行解決之后都會出現類似流感的癥狀,包括咳嗽、打噴嚏、淋巴結腫大以及前臂發癢出皮疹。這個可憐蟲從18歲起就出現了這樣的反應,當時他患上了附睪炎,睪丸內輸精管腫脹疼痛,因此也盡量避免發生親密關系。醫生診斷出他患上了性高潮后疾病綜合征(POIS),屬于不到60份記錄在案的病例之一。在考慮了可能的治療方法之后,具體包括給他注射自己經稀釋的精液,醫生選定了非常簡單的抗組胺療法,患者服用了過敏者常用的非索非那定。治療奏效了,該男子后來報告說自己的過敏癥狀減輕了90%,也能追求正常的性生活了。

    一場成功又失敗的移植手術

    異種移植,指將活細胞、組織或器官從一個物種移植入另一物種。該過程兇險萬分且極具挑戰,成功的最大障礙便是免疫系統產生的排異反應。2022年1月美國馬里蘭大學醫學中心的專家對外宣布成功為57歲的大衛·本內特(David Bennett)實施經過基因編輯的豬心臟移植手術。本內特患有心力衰竭,已進入終末期,時日不多的他面臨兩個選擇:要么死,要么移植,他選擇了后者。研究團隊首先敲除了豬心內可能引發免疫排斥的4個基因,然后插入了來自人類的6個基因以進一步降低排斥風險。經過8個多小時的手術,這只來自1歲小豬的基因編輯心臟在本內特心里安了家,術后的一段時間內,本內特表現良好,甚至還有精力看比賽。手術成功的消息一天之內火爆全球,各國媒體爭相報道,大家都認為這是人類醫學史上值得記下的精彩一筆。然而好景不長,本內特“續命”兩個月后病情突然惡化,接受姑息治療沒多久就離開人世。7月團隊在《新英格蘭醫學期刊》上發表論文**[8],尸檢結果發現肌細胞壞死、間質水腫以及紅細胞外滲,但沒有發現典型排斥反應應有的微血管血栓,目前團隊仍在深入調查中。盡管“異種移植成功手術”曇花一現,但醫學實踐從來不是一蹴而就,科學家堅持不懈地探索,并相信終能克服異種移植帶來的挑戰,挽救更多人的生命。[9-10]**

    當科幻照進現實

    會玩游戲的腦細胞

    “缸中之腦”是一個著名的思想實驗,10月發表在《神經元》(Neurons)上的論文則報告所培養的“盤中大腦”(DishBrain)成功學會打乒乓球。**[11]**來自澳大利亞、英國和加拿大的研究團隊專攻合成生物智能(SBI)系統的研發,他們首先利用人類干細胞培養出腦神經細胞,并且加入了一些來自小鼠胚胎的神經元,將總共80萬個腦細胞置于培養皿中的高密度多電極陣列上,并通過電信號刺激將腦細胞與虛擬電子游戲Pong連接起來。陣列分為上下兩半,上半部分陣列的神經元通過電信號刺激感知乒乓球的位置,電信號頻率則告知乒乓球相對球拍的距離,而下半部分神經元分成左右兩塊區域,通過放電控制屏幕上球拍的上下運動。隨后,研究人員設定了獎懲機制:當神經元成功指揮球拍接到球時,電極會向大腦發送可預測的信號反饋作為獎勵;若錯失了球,則發送不可預測的隨機刺激作為懲罰。整個過程中神經元的行為表現符合“自由能原理”(簡單來說即大腦更青睞可預測的未來,并努力避免“出其不意”),最終在短短5分鐘內,這盤沒手沒腳的神經元僅通過十來個回合就能在虛擬的電子世界中把乒乓球打得有模有樣,聽上去有點兒黑客帝國那味兒了,不過目前還不知道它們是否真心喜歡打乒乓球。

    視頻3 合成腦細胞玩Pong【請前往“返樸”公眾號觀看視頻】

    死蜘蛛機器人

    害怕蜘蛛的朋友們可以跳過不看。

    2022年7月,美國科學家借用狼蛛尸體造出一種可怕的“機器人”——毛骨悚然的“僵尸機器人”[12]。狼蛛擁有獨特的生物構造,不同于人類通過肌肉來運動,狼蛛的身體明顯分為兩大部分,前部分稱為“頭胸部”(prosoma),蜘蛛可擠壓頭胸部將內部體液注入特定關節,透過增壓來張開自己的大長腿。所以,為了復活這只蜘蛛,團隊用針和強力膠封住其頭胸部,將空氣取代體液注射入腿中,增壓可撐開蜘蛛腿,而減壓則讓腿部收縮。如此一來,蜘蛛變得像抓娃娃機里面的抓手一樣,成為可拾取物件的機械“抓手”。不過,嚇唬小孩兒不是開發出這種死靈機器人的唯一目的,科學家表示還有潛力用于電子制造,或者在野外成為抓捕昆蟲的巧妙陷阱。

    視頻4 死蜘蛛機器人【請前往“返樸”公眾號觀看視頻】

    鼠腦?人腦?

    大半鼠腦、小半人腦的情況現實嗎?2022年10月,一篇發表在《自然》期刊上的研究表明,美國斯坦福大學的研究人員將體外培養的人類皮層類器官(cortical organoids)成功移植到發育中的大鼠初級體感皮層文**[13]。移植之后這些類器官細胞繼續生長,并與大鼠自身的神經回路整合起來,最后大鼠大腦內六分之一的神經組成來自人類腦細胞。研究人員采用光遺傳學技術讓人腦細胞放電,以調節大鼠的獎勵尋求行為。他們希望通過這種方法更詳細地探究與人類神經疾病和精神疾病相關的大腦過程。但是,有科學家提出了一個關于物種界定的倫理問題:長了一部分人腦神經元的大鼠還是大鼠嗎?從細胞層面上來說,這些大鼠已經不再是100%純粹的大鼠了。接下來又引出另一個問題:既然如此,那么物種改變的評判標準是什么?研究團隊目前并不擔心倫理問題,因為他們完全遵守了現有人類細胞向動物移植的規定。[14]**(參見《人腦細胞植入鼠腦,能讓我們更好地理解大腦嗎?》)

    人腦類器官(亮綠色)被移植到新生幼鼠的大腦中丨圖片來源:Nature

    忽悠,接著忽悠

    要裝就裝科學家

    如果你是社交媒體上的“專家”,看似思想深邃,實則廢話文學,那么冒充科學家效果會更好。2022年2月發表的一項研究顯示,我們更相信科學家而不是“心靈導師”說出的話。[15]研究人員使用在線的“新世紀廢話生成器”將流行語結合到一起,生成了一些聽上去很深刻的話語。隨后在24個國家展開測試,結果發現如果這些話出自科學家之口,而不是什么“心靈導師”,人們便更容易相信。研究人員將這種現象稱為“愛因斯坦效應”(聰明人說什么話都是對的)。從某種角度來說,論文作者表示這一結果很鼓舞人心,因為這表示無論任何宗教、文化背景,我們更相信科學家而不是雞湯大師的話。

    本文免費圖標來源:https://www.flaticon.com/

    參考文獻

    [1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0166432821005994?via%3Dihub

    [2] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0276482

    [3] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1749-4877.12604

    [4] https://mp.weixin.qq.com/s/QxNVSWzHABXPjnNCJ5uHJw

    [5]

    https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abe7808




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