科学证明吃黑巧克力有益健康?你先看看论文最后写了啥

本文来自果壳网微信公众号,未经许可不得进行商业转载

编者按
可能很多同学都听说过“吃黑巧克力有益健康”这么一件事儿。不管你是不是信了,当你走进超市、想要买点巧克力、但又觉得罪恶的时候,手总会伸向黑巧,安慰自己说“黑巧是健康的!”

(然后咕咚一大块,600大卡的热量以及好几十克的糖,就这么进了你的肚子。)

但是这个巧克力相关的研究背后,是很有问题的。同样的,许多科学研究的背后,都不仅仅是科学家的实验和结论,还有钱从哪里来、谁赞助的、通过什么方式干涉了研究等等,都是重大问题。科学的“客观”并不是天然存在的,而需要纳入多种多样的社会背景与力量博弈,综合地去考察。

所以,今天我们就来讲讲Conflict of Interest(利益相关,简称 COI)

图 | pixabay

图 | pixabay

黑巧克力对身体有健康效果吗?

有。但是,这个“有”,你得长个心眼儿。

跟黑巧克力相关的研究,指向最多的研究者之一,是瑞士苏黎世大学医院(University Hospital Zurich)的心血管专家Thomas Lüscher。

2006、2007年和2011年,他以一作的身份,分别发表了三篇和黑巧克力相关的文章。文章分别揭示黑巧克力对血小板和血管内皮组织有益、能够改善“吸烟人群的凝血状况”;对心脏病人的冠状动脉有好处;改善心脏病人的心血管状态,等等。2007年,他还在《循环》(Circulation)期刊上与别人共同发表了一个研究综述,总结黑巧克力对心血管疾病的益处。

但是仔细看他所发表文章的最后,在conflict of interest(COI)一栏中,清楚地写明,这些研究和文章,是拿了玛氏(MARS)和雀巢(Nestle)赞助的……

Lüscher教授在瑞士医学界非常有名望,倒不是因为他学术能力有多强(当然,学术能力肯定还是有不少的),而是他特别、特别、特别能拉工业界的赞助。出身瑞士的雀巢公司和他的私人关系非常之好,2011年发表的那篇论文,拿的是一份unrestricted grant,什么意思呢,就是Lüscher教授从雀巢那儿拿了一笔钱,雀巢大手一挥说你干啥都行,甚至没有指定某个研究项目!

Thomas Lüscher | UZH.ch

Thomas Lüscher | UZH.ch

除了赞助具体的研究之外,雀巢在欧洲排名前列的洛桑理工(EPFL)赞助了两个全职教授的职位,分别从事心血管和神经发展学的研究,而且,雀巢高管对这两个教授的指派有否决权。玛氏赞助了哈佛大学医学院一个叫Norman Hollenberg的教授,这个教授也做了很多跟巧克力有关的研究——不过并不是黑巧,而是可可提取物中的黄烷醇(flavanol)。他和团队的研究表明,黄烷醇能够降血压,以及改善情绪。所以,媒体在报道中便会广泛提及,吃巧克力能让人快乐、推荐大家在心情不好的时候吃巧克力。(但是话说回来,吃什么甜的不能让人快乐啊?)

玛氏在全球占据了可可生产的上游,他们一直希望能够把黄烷醇当做药品来使用。如果能够证实黄烷醇的医疗效果,那么卖巧克力的就能摇身一变成为卖药的供应商——制药产业有多赚钱你们是知道的)。所以,玛氏非常急切地想要出研究结果,且被医疗领域所承认。可惜,关于黄烷醇的研究,目前的进展还没有那么乐观,甚至还没有进入到制药的那一环。但是,巧克力的好处,已经被媒体炒了N轮了……

美国媒体Vox前一阵查了玛氏赞助的研究,发现几乎全部都是巧克力和可可相关的研究,其中98%都表明了巧克力和可可的正面作用。考克兰图书馆(Cochrane Library),一个专门做元分析(metanalysis)的期刊,分析了目前发表的巧克力相关的研究,发现有巧克力厂商赞助的研究,结果中的正面效果明显强于独立研究,其中确实有可能存在偏倚。

图 | pixabay

图 | pixabay

那么你可能想问了,是不是拿了钱收了赞助,这个科学研究就是假的了呢?

并不尽然,拿赞助并不等于学术作假。这些论文经过了同行评议,也有客观的数据支撑(虽然数据质量怎样还两说),至少在某种程度上反应了客观现实。我们不能否定“在某种条件下的某种物质能够对某一个群体产生某种特定的好处”。

但比客观现实本身更关键的是,这些巧克力相关的研究,起到的是一个“议程设置”的作用。为什么世界上那么多吃的,你偏偏研究巧克力啊?黄烷醇不说了,甚至有一些研究干脆直接在 paper 里写到“给被试提供xx牌的xxx巧克力”,这……就很微妙了?

金主给钱了,那么研究者可能会挑更有利于金主的项目进行实验,或者选取更容易出成果的某个方面进行数据分析,最后发表出来让自己和金主都满意的研究结果。

这里的问题就很大了。要知道,所有的科学研究都有相当多的限制条件,在某某人群、在某某条件、怎么吃、吃啥,然后在各种各样的控制条件影响下得出一个谨慎乐观的结论。吃黑巧克力,可能对某种非常特殊的情况有某种非常有局限性的好处。

但这个研究本身并不是针对“吃巧克力”这种普遍的动作。

对一个普通人来讲,不管那些微量的好处到底怎样,巧克力里含的大量的糖和脂肪,都会导致更多严重的问题。这反而在铺天盖地的“好处”报道里,被人忽略了。

然而这肯定不是金主爸爸的本意,金主爸爸想的,自然是这个研究发表之后,媒体会涌进来争相报道,毕竟只要把巧克力三个字放在题目里,就会有人来看了,看了就会有人去买了,金主爸爸的目的就达成了……

图  | pixabay

图 | pixabay

这个情况在食品行业真的十分严重,其它行业也不能幸免。核桃大农场赞助了坚果对心血管的好处的研究;可口可乐赞助的研究表明比起糖来说锻炼更重要;讲皮肤和雾霾之间关系的研究是欧莱雅赞助的;等等……

这在工业领域相关的研究中其实非常普遍。毕竟,科学家也是要恰饭的。光靠政府、大学以及非盈利机构的赞助,许多科学研究都没有办法进行下去。所以,拿工业界的钱并不是错;而拿了工业界的钱,研究人员也必须在发表的论文最后,列出利益相关(conflict of interest),作为这篇论文的重要参考。这也是学术界的普遍规范。

所以,敲黑板——科学研究并不能完全独立于它的社会条件而存在。当我们看一篇paper、乃至读一个科学新闻的时候,多长个心眼,看一眼conflict of interest,如果有的话就要警觉了:倒不是说这些研究不可信,而是你要知道它为什么会出现、它有哪些限制条件,以及别的相关研究里对这个问题是怎么看的。长个心眼,不要被带跑了。

图 | knowyourmeme

图 | knowyourmeme

(爱吃巧克力的作者表示)其实大部分人都没有办法达到可以独立阅读论文的水平。毕竟,一篇专业领域的论文,需要非常多的背景知识支撑;绝大部分人知道的“科学”,都是通过媒体得知的。

对科学传播者来讲,这种事情就更考验水平和操守了。微博网友@Absenta-命运囚人结婚了吗 跟我推荐了一部纪录片《巧克力瘦身法》,两位德国记者调查过这件事,和几位营养学家一位统计学专家一起炮制了巧克力减肥的假新闻。记者自己都说是错误百出的研究,不靠谱的期刊发表,但居然广为传播。除了学术研究受资本控制的问题外,媒体也没有做到基本的复查。

那些除了起个酷炫的标题以外啥都不懂的,真的不要再侮辱科学二字了。

另外,吃巧克力、喝可乐,偶尔肥宅快乐一下也没啥,不然生活还有啥盼头。Lindt的桔子口味黑巧了解一下?

参考来源

[1] https://www.vox.com/science-and-health/2017/10/18/15995478/chocolate-health-benefits-heart-disease

[2] https://forbetterscience.com/2016/05/19/chocolate-is-good-for-your-funding/

[3] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1860996/

[4] http://circ.ahajournals.org/content/119/10/1433.long

砷,绿色的诅咒

本文来自果壳网的微信公众号,未经许可不得进行商业转载

对于Richard Turner夫妇而言,1862年是绝望的一年。

从这一年的二月开始,他们的孩子一个接一个地染上神秘怪病,在短短几个月时间内相继死去。最终,他们所剩的最后一个孩子——三岁的Ann Amelia Turner——也出现了同样的症状。她变得极度衰弱、无法吞咽,在痛苦中离开了人世。

最初,当地医生认为这些孩子染上了白喉——这种呼吸道传染病在19世纪十分常见,它确实夺走了很多孩子的生命。但事情显得有些蹊跷:Turner家的几个孩子相继患病身亡,但和他们密切接触的其他人却都安然无恙,这可不像是传染病的表现。

最终,通过对Ann Amelia遗体组织的检测,化学家Letheby终于发现了真相:这个不幸的小女孩死于砷中毒。杀死她的,是装饰在她家卧室墙上的绿色壁纸。

维多利亚时期壁纸图案 | JOHN TODD MERRICK & COMPANY, LONDON, UK, 1845

维多利亚时期壁纸图案 | JOHN TODD MERRICK & COMPANY, LONDON, UK, 1845

致命流行色

在19世纪的欧洲,追求时尚远比现在危险。精致的赛璐珞发梳一受热就可能突然起火,优雅的河狸礼帽要用剧毒汞盐来加工,而迷恋明亮鲜艳的翠绿色则可能引来名为砷中毒的死神。

含砷绿颜料的历史从一种名为“舍勒绿”(Scheele’s Green)的物质开始。1775年,瑞典化学家卡尔•威廉•舍勒首先在实验室里得到了它。在加热的碳酸钠溶液里缓缓加入三氧化二砷,然后加进硫酸铜,再把产物过滤干燥,就得到了这种颜色有点像抹茶的绿色粉末,它的化学成分是铜的亚砷酸氢盐。

25年后,一种更鲜艳的翠绿色颜料诞生了。它常被叫做“巴黎绿”(Pairs green),或者“翡翠绿”(emerald green),背后的化学成分是乙酸亚砷酸铜。这两种绿颜料都有很强的毒性。按照当时的话说,“只要几格令就可以置人于死地”(一格令大约相当于65毫克)。

一罐巴黎绿,它也是当时的一种老鼠药 | Madame Talbot

一罐巴黎绿,它也是当时的一种老鼠药 | Madame Talbot

在梵高、透纳等著名画家的作品中都有这种绿颜料的身影,同时,它在人们的生活中也普及到了令人吃惊的程度。这是名副其实的“维多利亚流行色”,它们被用于制作印花壁纸、人造花、包装纸和衣服,甚至还出现在食品和儿童玩具当中。《英国医学期刊》1862年2月刊登的一篇文章写到,穿着砷绿裙子的女士身上带着的毒物“足够把她在半打舞厅里遇到的仰慕者全部毒死”。

含砷绿色礼服 | MONNIN Jacques/ WIKIMEDIA COMMONS

含砷绿色礼服 | MONNIN Jacques/ WIKIMEDIA COMMONS

墙上幽灵

公平地讲,在那个年代有问题的远不只是绿色颜料,不过鲜艳的巴黎绿和它制成的华美壁纸确实颇具代表性。

维多利亚时期壁纸图案 | CORBIÈRE, SON & BRINDLE, LONDON, UK, 1879

维多利亚时期壁纸图案 | CORBIÈRE, SON & BRINDLE, LONDON, UK, 1879

防不胜防

在19世纪的欧洲和美国,鲜艳华丽的壁纸图案十分盛行。很多壁纸都描绘着花卉图案或者大幅的自然风景,要想表现它们的美,就需要大面积使用鲜艳的绿色颜料。砷绿颜料不易褪色、成本低廉,于是它自然受到了壁纸生产商的青睐。

其实在这些颜料问世之初,就已经有人提出了担忧。1815年,德国化学家利奥波德•格梅林(Leopold Gmelin)就在报纸上指出,把砷颜料用于壁纸是危险的。但直到19世纪中期,这些危险才真正开始得到关注。

英国画家桑迪斯(Frederick Sandys)的作品《抹大拉的玛利亚》。这幅画创作于1859年,画面背景也是这个时代非常流行的绿色壁纸。

英国画家桑迪斯(Frederick Sandys)的作品《抹大拉的玛利亚》。这幅画创作于1859年,画面背景也是这个时代非常流行的绿色壁纸。

从1850年代开始,报纸、杂志和医学期刊上都刊登出了大量中毒案例,开头Turner一家的故事便是其中一个。Turner家的壁纸被大片地撕扯下来,它被孩子们拿来玩耍,并被吃进了嘴里,这是最危险的一种情况。但即使是从不会去舔壁纸的成年人,也同样躲不过绿色幽灵的诅咒。

当时的很多案例表明,只是住进贴了含砷壁纸的房间就足以让人出现头痛、喉咙痛、恶心、头晕、眼睛发炎等一系列中毒症状。有些人还会发现自己在家时总是身体不适,出外疗养就能让症状减轻。但这并不是因为疗养地环境宜人,而是因为他们居住的旅店舍不得用华丽的含砷壁纸装饰房间……

不舔也不摸壁纸,为什么还是躲不过砷中毒?一个重要的问题在于,这些绿颜料的粉末总是会从壁纸上掉下来,形成有毒粉尘被居住者吸入。好的染料应该与纸张或布料牢固结合,但砷绿颜料却只是以粉末的形式粘在表面。这些壁纸表面会“上胶”(size),但它却往往不能起到充分的固定作用。时间一长,壁纸上的绿色便渐渐褪去,同时房间里的各种东西都会覆盖上一层绿色的“灰尘”。除此之外,在潮湿环境和霉菌的作用下,壁纸中的砷颜料还会发生化学变化,产生带着大蒜味的三甲基胂气体,它同样有可能危害健康。

维多利亚时期壁纸图案 | Jules Desfosse, Paris, France, 1879

维多利亚时期壁纸图案 | Jules Desfosse, Paris, France, 1879

那撕掉壁纸就能高枕无忧吗?也不一定。19世纪这些绿颜料的应用实在太过普遍,即使不追求华美的装饰,人们也可能会在意想不到的地方中招。

例如,一位波士顿的医生受到手指疼痛的困扰,最终发现原因是他玩的纸牌使用了有毒砷颜料来上色。而在一个位于马萨诸塞州的儿童福利院,孩子们持续不断地出现呼吸困难,甚至还有两名婴儿死亡,结果问题出在护士们制服上——其中也发现了含砷颜料。

接触含砷颜料造成手指变绿、皮肤溃疡 | Wellcome Collection

接触含砷颜料造成手指变绿、皮肤溃疡 | Wellcome Collection

19世纪中期,欧洲各国逐渐开始立法禁止含砷颜料在生活用品中的使用,但唯独在英国,禁令迟迟没有出台——这与砷矿开采和壁纸制造业的利益牵连有关。

女工之死

砷绿礼服刺激皮肤,含砷壁纸令人头疼、恶心,但真正承担最大风险的并不是消费者,而是生产它们的人。在开采、加工砷矿,以及用绿颜料装饰产品的过程中,工人们接触到的毒物剂量都远超过了消费者。即使面对恶劣的工作环境,他们也可能别无选择。

年轻女工Matilda Scheurer的死亡是这中间最著名的一个案例。1861年11月20日,年仅19岁的她因为慢性砷中毒痛苦地死去。Scheurer的工作是为人造花装饰品上色,这些人造花用蜡制成的,叶片部分要用巴黎绿粉末上色——这个过程无疑扬起了很多有毒的粉尘。在去世前的18个月里,她已经因为同样的原因病倒四次。当时的报纸报道称,她呕吐着绿色的水,眼睛和手指都变成了绿色,在死前的几个小时里每过几分钟就会抽搐。

1862年刊登在英国杂志Punch上名为“砷华尔兹”的讽刺漫画,其中描绘了穿戴含砷礼服与人造花的骷髅

1862年刊登在英国杂志Punch上名为“砷华尔兹”的讽刺漫画,其中描绘了穿戴含砷礼服与人造花的骷髅

为复制大自然的美,人们选择了舍勒绿与巴黎绿,但这些颜料带来的后果却完全走向了“清新自然”的反面。现在再来欣赏那些维多利亚风格的壁纸图案,也会感到它们美得相当讽刺吧。

参考文献

  1. https://www.theparisreview.org/blog/2018/05/02/scheeles-green-the-color-of-fake-foliage-and-death/
  2. http://kvadratinterwoven.com/emerald-green
  3. https://www.nature.com/news/2003/030612/full/news030609-11.html
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Trimethylarsine
  5. Nicholas Eastaugh, Valentine Walsh, Tracey Chaplin, Ruth Siddall. Pigment Compendium: A Dictionary and Optical Microscopy of Historic Pigments. Butterworth-Heinemann
  6. Lucinda Hawksley. Bitten By Witch Fever: Wallpaper & Arsenic in the Victorian Home. Thames and Hudson Ltd

实验室小玩物:指尖陀螺离心机

本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”,未经许可不得进行商业转载

最近发现了一个有点意思的小玩意儿:指尖陀螺离心机。

vrain-spinner-centrifuge-1

动图来源:Biohacking Space Peshawar

这东西一般是用3D打印对市面上的指尖陀螺做一点改装。它可以把装有少量样品的ep管固定在上面,通过指尖陀螺的旋转来对样品进行离心。

vrain-spinner-centrifuge-2

动图来源:Alan

如果觉得只装3个ep管显得不过瘾的话,还可以选择下面这种豪华版设计……

vrain-spinner-centrifuge-3

图片来源:makendo

在装备齐全的实验室面前,指尖陀螺离心机只能算一种科学范儿的小玩物,估计也不会有哪位实验员真的用它来离心样品。不过在条件不足的地方,这个思路可能还真有实用价值。

事实上,今年1月份还有一篇关于“指尖陀螺离心机”的论文发表,这篇论文专门探讨了用指尖陀螺作为离心机分离血浆的可行性。他们在指尖陀螺上固定了装有血样的细管,在经过了4-7分钟的旋转之后,可以成功地让30%的血浆分离出来,纯度可达99%。

vrain-spinner-centrifuge-4

研究者的设计是这样的,上面贴的细管子里就是血样

条件很落后的地方也需要从血液样本中分离血浆用于疾病监测,但有些地方不仅没有正规的实验室,甚至可能连供电都成问题,这时候只需要动动手指的指尖陀螺离心机就可以派上用场了。我个人非常喜欢这种实用向的“低科技”研究。

不过,这项研究固定血样的方式和3D打印的版本相当不同,那些装ep管的设计能不能真的有效分离就不知道了……

文中提到的研究:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.8b04860

PS:如果对3D打印的指尖陀螺离心机有兴趣,可以在这里看到其中一个版本的相关文件→https://www.thingiverse.com/thing:2415507

kxkx-qr

原来,真有苗条的橘猫!

本文来自微信公众号“物种日历”,未经许可不得进行商业转载

公元1768年,在女沙皇叶卡捷琳娜二世的支持下,德裔探险家约翰·安东·古尔登施塔特开始了对俄国南方的考察。在帝国南部边境、如今的格鲁吉亚地区,古尔登施塔特观察到了一种“有着黑色耳毛”的猫科动物,并命名为chaus。这,就是丛林猫(Felis chaus)。

暗中观察。图片:TristanOakesPhotography / flickr

暗中观察。图片:TristanOakesPhotography / flickr

我不是猞猁的近亲哦

虽然耳尖也长着黑色的耳毛,但丛林猫和猞猁只算得上远亲。前者属于猫属Felis,这个属还包括南非大胃小霸王黑足猫、沙漠毒蛇杀手沙猫、高寒草原上的荒漠猫和作为家猫直系亲属的野猫。大约八百万年前,猫属的祖先与豹猫、渔猫和兔狲一支的祖先产生了分化,并在欧亚大陆演化出了主要占据温带大陆地区的猫属物种们。

丛林猫的外表应该还是很难和猞猁弄混的:苗条的身材,两米八的大长腿,瓜子脸,竖起的大耳朵,白色的嘴和粉红的小鼻头,无论怎么看都透着一股网红的气质。 幼年的丛林猫身上会有条纹;而成年丛林猫的躯干通常是近乎单一的黄褐色,前腿内侧和后腿上有或轻或重的黑色条纹,一条不长但毛茸茸的尾巴上也有黑色的环。

带着幼崽的丛林猫妈妈。图片:Niranjan Sant / indianaturewatch.net

带着幼崽的丛林猫妈妈。图片:Niranjan Sant / indianaturewatch.net

丛林猫却不呆在丛林

对丛林猫的首次科学观察,也就是开头说到的古尔登施塔特的科考,差不多是发生在这个物种分布范围的北部边界上,也就是大高加索山脉—里海这一线。在南方,丛林猫的疆域西起尼罗河下游,在近东、中东和中亚南部形成片段分布。再往东,丛林猫占据了整个南亚次大陆,并一直延伸到中南半岛和中国西南山地地区。

“丛林猫”这个译自英语的俗名很可能来源于什么误会。广大的分布范围表明,丛林猫就像它的北方邻居欧亚猞猁一样,是个能适应各种生境的强大物种,但在典型的热带“丛林”(jungle)里就偏偏没有分布。它们偏爱的是各种临近水源的湿地环境,最好还有些密生的灌丛或杂草来掩护自己的行动。在英文中,丛林猫还被叫做“沼泽猫(swamp cat)”,这或许更符合事实。

除了沼泽,丛林猫还能适应很多环境:半干旱地区的河床、荒漠里的绿洲、草原、落叶林,甚至在各种灌溉充足的农田和林场里,它们也过得很好——关键似乎是要有水而且不是很冷。丛林猫通常生活在海拔较低的地区,但也可以分布到海拔2400米的喜马拉雅山麓。

正在过马路的丛林猫。图片:S.Rai / catsg.org

正在过马路的丛林猫。图片:S.Rai / catsg.org

不挑食的它适应性好

生活环境多样的丛林猫自然是个多面手。它们会爬树,也很喜欢游泳。其食谱非常广泛,以啮齿类为主,也可以靠超强的弹跳像狞猫一样捉鸟,或者扑进水里捉鱼,它们对两栖类和爬行类也来者不拒。在寒冷的分布区域北部,丛林猫会在冬天没有封冻的湿地中搜索受伤或是虚弱的水鸟,而在印度,丛林猫还会偷吃大猫猎杀的猎物尸体。

潜行的丛林猫。图片:L. Shyamal / wikimedia

潜行的丛林猫。图片:L. Shyamal / wikimedia

在很久很久以前,见多识广不挑食的丛林猫可能就已经活动在人类周围了。虽然没有迹象表明它们曾被驯化,但曾发现在埃及出土的猫木乃伊中有一部分其实是丛林猫。在猫神的形象里,是否也有丛林猫的影子呢?

John Reinhard Weguelin (1886)所绘制的《埃及猫的葬礼》The Obsequies of an Egyptian Cat,祭坛上可以看到死去猫咪的木乃伊,猫首人身的女神像(也许是Bastet)看守着墓穴的入口。

John Reinhard Weguelin (1886)所绘制的《埃及猫的葬礼》The Obsequies of an Egyptian Cat,祭坛上可以看到死去猫咪的木乃伊,猫首人身的女神像(也许是Bastet)看守着墓穴的入口。

今天,丛林猫仍是南亚地区最常见的野生猫科物种,在IUCN红色名单里也属于“无危”级别,但强大的适应能力对丛林猫来说也许并非完全是好事——住得离人类太近很多时候会导致人兽冲突。报复性的猎杀和盲目修整湿地植被都是目前丛林猫种群可能受到的威胁。

远离人类的你们也许能更自由而快乐地生活。图片:Sanjana Srinivasan / flickr

远离人类的你们也许能更自由而快乐地生活。图片:Sanjana Srinivasan / flickr

喝绿茶导致急性肝炎?真相是这样的

前段时间,许多国外媒体纷纷报道了“一位16岁少女喝绿茶导致急性肝炎”的事情。绿茶被认为是一种很健康的饮料,能喝出急性肝炎,也是在太吓人了一些。

实际上,这篇病例报告是2015年发表在《英国医学杂志病例报告》(BMJ Case Reports),不清楚为什么最近又被翻了出来。

ywx-tea-extract-hepatitis-1

“喝绿茶导致急性肝炎”,这到底是怎么回事呢?

喝的到底是绿茶还是绿茶提取物?

在报告中提到,这位16岁的少女出现急性肝炎的症状,通过自述和检查,没有发现其他导致肝炎的因素。后来医生详细询问,注意到该少女此前3个月一直在服用网购的绿茶产品来减肥。医生怀疑该产品是病因,停止饮用该茶品后,肝脏指标很快恢复正常。文中并没有指明她所网购的绿茶产品是什么。不过从她所说的“大多数成分是中文写的”来看,应该是一种多种成分的“绿茶减肥产品”。因为中国生产的绿茶茶叶并不会宣称“减肥”功效,也不会有“多种成分”。

绿茶提取物伤肝,这并非第一例

绿茶是一种很健康的饮料,几乎是无糖无脂无热量,富含抗氧化剂。而绿茶提取物则是通过溶剂提取得到的产物,其中的各种成分都得到了浓缩。有临床研究显示,人们一次喝下1.6克绿茶提取物没有问题,但也意味着喝更多也就不好说了。

美国NIH对绿茶的综述中指出:喝绿茶不会伤肝,有一些流行病学调查甚至显示经常喝绿茶有助于降低转氨酶,但是绿茶提取物可能具有肝毒性。在一项更年期后的女性服用绿茶提取物的临床研究中,6.7%的服用者出现了转氨酶升高,而对照组则只有0.7%。NIH的网站上搜集了一些服用绿茶提取物伤肝的病例,并指出文献中提到过的病例超过50起。虽然这相对于服用绿茶提取物的总人数并不算多,但也足够引起人们的重视了。

基于这些病例的总结显示,绿茶提取物导致肝功能指标受损通常在服用3个月内就会出现,停止服用后会很快消失。

为什么绿茶提取物会伤肝?

在“绿茶伤肝”的病例中,基本上都是绿茶提取物或者浓缩物,很少有直接喝绿茶导致的。《英国医学杂志病例报告》的那篇报道中,也探讨了可能的原因。作者认为,是提取物的加工中添加的物质导致了肝毒性,尤其是用于减肥的绿茶提取物产品。此外,如果茶叶中农残超标,也有可能导致肝毒性。

其实,绿茶提取物肝毒性也可能来自于其中的核心成分儿茶素。儿茶素是茶多酚的一种,在绿茶中含量很丰富。2018年,欧洲食品安全局发布过一份儿茶素的专家报告,结论是每天摄入800毫克以上的儿茶素可能导致转氨酶升高。800毫克儿茶素,大致相当于10多克绿茶中的儿茶素完全泡出来。对于一般的喝茶者,还是喝不到这个量的。不过如果服用绿茶提取物,就很容易超过了。

绿茶还能喝吗?

该图片由apple deng在Pixabay上发布

该图片由apple deng在Pixabay上发布

不管是NIH的总结还是《英国医学杂志病例报告》上的那篇报道,都认为绿茶是一种很安全和健康的饮料。

只要喜欢喝,大可以放心地接着喝。对于儿茶素,其实它是绿茶中茶多酚的主要成分,是绿茶“健康功效”的关键。当然,如果考虑到欧洲食品安全局这个“超过800毫克可能升高转氨酶”的结论,把每天所用的绿茶控制到10克,也就完全不需要纠结了。如果还需要喝更多的茶,可以再喝一些其他的茶类,比如红茶、白茶、乌龙茶、黑茶等等。在这些茶类中,儿茶素被氧化成了其他形式,比如茶黄素、茶红素等等。

©版权声明:本文系腾讯较真平台独家稿件,未经授权,禁止媒体转载。

言传身教,远胜学校教育(下)

本文来自fujia的微信个人公众号“伊甸园的桃子”,未经许可不得进行商业转载

本篇文章为《The Gardener and the carpenter》读书笔记下,上篇请看:言传身教,远胜学校教育(上)


观察学习能力并非人类所特有,许多鸟类和灵长类都很擅长通过观察别人的行为而习得新技能。但倾听学习则是人类专有的技能。人类使用语言来互相传递信息,我们所知道的大部分知识技能都是靠倾听、阅读、看屏幕(这些都是另一种形式的倾听)学习而得的。从他人的传授中,我们知道巴黎是法国的首都、哥伦比亚在1492年航海、地球是圆的、手上有细菌。这些太远、太老、太大或太小的事物都无法直接通过观察所得,我们依靠他人给予的信息建立起我们的知识系统。

加州大学伯克利分校的儿童发展心理学教授Alison Gopnik在《The Gardener and the carpenter》一书里解释:通过聆听来学习看似简单,其机制却是非常复杂。你怎么知道有一些人讲的话比另一些人更可靠?面对同样的人,你如何分辨他有时讲的话很靠谱,有时却又是乱讲话?有时他对自己的言语非常自信,有时又感觉模棱两可?他人讲的话可能和我们的认知相同,也可能完全相反。我们还经常间接从他人讲话时的其他细节里获取信息,比如语音语调、单词的选用、姿势等等。孩子们怎么通过聆听来获取信息?

事实上,孩子从很小的时候,就已经会通过聆听成人的讲话来获得信息了。上世纪70年代,美国堪萨斯大学心理学家Betty Hart和Todd Risley的著名实验就已表明:不同家庭对孩子讲话的数量也有明显不同,这可以极大影响孩子的语言能力。中产阶级父母对孩子讲话的数量及质量明显超过下层阶级的父母,而中产阶级孩子也随之拥有比下层阶级孩子更大的词汇量。父母可以通过多和孩子讲话而提高孩子的能力,这在儿童发展心理学研究中,是不可多见的父母有效养育方式之一。

桃子跟着马克吐舌头

桃子跟着马克吐舌头

然而,孩子并非简单地鹦鹉学舌,他们很擅长分析成人话语中的细微信息。儿童发展心理学界里有一个重要的实验设计。在这个实验里,孩子会见到不同的人,这些人会给孩子看一个从来没见过的东西,一个人对孩子说:“这个东西叫fep。”另一个人则会将这个东西叫dax。随后实验员会询问孩子这个东西的名称。在这样前后矛盾的信息里,孩子会选择相信谁的话?他们会从谁那里学到信息?实验发现,孩子会更加相信父母或幼儿园老师等熟悉的人。在孩子两岁之前,如果妈妈称fep而陌生人称dax,孩子会更倾向于将这个新物体成为fep。

然而,孩子与成人之间的依恋模式也会影响孩子接受信息的程度(回复童年创伤获取依恋关系相关文章)。研究人员测试了一群一岁孩子与母亲的依恋类型:安全依恋的宝宝在妈妈离开时会伤心,而在妈妈回来时则会高兴;逃避型宝宝在妈妈离开时装作若无其事,而妈妈回来时也装作看不见,但他们的心跳急剧加速,表示他们其实非常难过;焦虑依恋型的宝宝则在妈妈离开和回来时都一样哭个不停。在这些孩子4岁时,研究人员做了同样的“新东西”实验,让妈妈将这个东西称为fep,而陌生人称之为dax。另外他们又加了一个实验,给孩子看一个有一点鱼形的鸟神兽图片,让妈妈称之为鱼,而陌生人称之为鸟。安全依恋型的宝宝在面对新事物时更相信妈妈的话,他们把新东西称为fep;但看到神兽时,他们采取了自己的判断,认为神兽长得更像鸟,而并没有听从妈妈的指导。但逃避型宝宝则在面对新事物时选择fep和dax的概率相等,他们并不是很相信妈妈的话。而焦虑型宝宝则完全听信妈妈的选择,将新事物称为fep,认为神兽是只鱼,而并没有加入自己的判断。

如果孩子面对的是一群陌生人的评论,他们将如何选择?当4岁孩子听到三个陌生的实验人员在称呼新东西时,两个陌生人会称fep,而另一个称dax,孩子们更倾向于将新事物称为fep。这种少数服从多数的策略是孩子们适应这个世界的进化方式。大部分情况下,正确总是站在多数人一边的。但是,如果所有人都错了会怎样?哈佛大学发展心理学家Paul Harris在纸上画了三条线条,让3-4岁的孩子选择最长的一条,所有孩子都选对了。但如果有三个陌生成人在演示时都选择了错误的一条,有四分之一的孩子就会跟着选错了!这种社会心理学中的“从众心理”概念也经常出现在成人身上,我们会因为别人的错误观点而修改了自己原本的正确观点。

孩子们可以从成人那里学到真实世界中的知识,但成人讲述的信息中并不仅仅只有真实世界里的故事。从对原始人类的研究中,科学家们就发现原始部落很喜欢给孩子们讲故事。这些故事里有神仙鬼怪,也有祖先和幽灵。这些奇幻故事在人类刚出现时,就已经存在人类社会的生活里。在的孩子们则会从聆听成人讲故事中,知道小猪佩奇、托马斯火车头和哈里波特。孩子们都爱听故事,自18个月大起,孩子们会不知不觉地被这些或美好或神奇的魔幻故事所吸引,全神贯注地将自己沉浸在这个不存在的世界里。虽然科学家还没有全面的证据来证明,但由于18个月也是孩子语言发展的开始阶段,虚构故事也许对人类语言发展有着巨大影响。

心理学家们曾经在很长一段时间里以为:孩子会把真实和虚构的世界混淆,无法分辨现实和虚幻。许多父母也依然这么认为。有些父母甚至觉得,帮助孩子分清现实与虚幻是父母的重要任务之一。然而如今的科研工作发现,孩子在很小的时候就已经可以通过一些微小细节来判断真实和虚构。美国德克萨斯大学奥斯汀分校的心理学家Jacqueline Woolley的工作便是研究孩子对于想象、现实与魔幻的理解。她发现,当孩子开始学会过家家时,他们就从未混淆过现实与魔法、事实与虚构。孩子可以告诉你,人们能摸到真实的猫,而摸不到想象中的猫。当科学家让3岁的孩子将一群故事卡片分为”真实“和”假装“两个类别时,孩子们可以准确地将“和树讲话”放在“假装”类别,而“头撞到树上”放在“真实”类别。

fujia-gardener-carpenter-second-2

父母们误以为孩子并不能理解真实与虚幻,是因为孩子面对虚幻时表现出强烈的情绪反应。小孩子会指着床下虚构的“怪物”而害怕得瑟瑟发抖,也会因为圣诞老人或牙仙女的到来而欣喜若狂。但这种强烈的情绪反应并不表示孩子将这些虚构人物信以为真了。我们成人也会因为《哈利波特》里的邓布利多死亡而泪流满面,会因为《生活大爆炸》里谢尔顿终于向艾米求婚了而心满意足,更会因为《权力的游戏》里二丫手刃夜王而拍手称好。这些故事虽然是虚构的,它们引起的情绪却是真实的。孩子们的情绪只是更加强烈一些而已。孩子甚至可以分清楚不同虚构人物所存在的空间并不相同。科学家发现,4岁的孩子已经知道,蝙蝠侠可以和罗宾说话,但没法和海绵宝宝交流的。


如果你有过一个三岁以上的宝宝,你也许也曾经被好奇宝宝的“十万个为什么”而折磨得发疯。美国脱口秀演员Louis C.K.曾经描述过他和三岁女儿的对话:“爸爸,为什么我们不可以出门?因为下雨了。为什么会下雨?因为水从天上掉下来。为什么水会掉下来?因为有云。为什么会有云?因为水蒸气凝结成云。为什么有水蒸气?我!不!知!道!我什么都不知道!!!!!”

好奇宝宝是真的想知道答案,还是只想吸引父母的注意力?科学家们发现,孩子们真心希望他们的问题可以得到解答,也希望可以从这些回答里学会东西。孩子像海绵一样吸收身边人给予他的信息,但他们并非毫无选择性地吸收知识。孩子会仔细观察周围人物的行为,并认真辨别这些人物给予的信息是否值得信任。科学家们的统计数据表明:幼儿园的孩子在每一小时里就可以提出75个问题,而有70%的问题是非常有意义的提问。在生命的前几年里,孩子们向成人抛出无数的问题,把每一个父母都变成了一个谷歌搜索引擎。

在一个研究中,实验人员给予参与实验的加州父母和孩子一碗水和一些小玩意,并让他们研究为什么有些东西会沉入水里,有些东西则会漂浮上来。接受过良好教育的中产阶级父母和孩子把这个研究当作学校课题一样来研究,他们花很多时间讨论如何做出结论,而不讨论科学问题本身。而没有接受过多少教育的下层阶级父母反而会花时间讨论物体的沉浮问题,他们的孩子也会问出一些更深层次的问题,比如“为什么鱼不会沉入水里”等。

正像脱口秀演员Louis C.K.的女儿一样,孩子们的问题通常都是连珠炮,一个问题紧接着另一个。科学家们收集了孩子们提问的问题样本,统计了大约六千多个问题。他们发现孩子对成人是否好好回答问题非常敏感。如果成人只是敷衍回答,孩子就会用更多类似重复的问题来轰炸成人。如果成人经过思考后,给予一个合适的答案,孩子们便会表示赞成,并使用下一个问题来强调、分辨事实,或者询问这个问题更多的细节。研究人员们给一群4岁的孩子一些奇怪的图片,比如图片上的男人有着一个小丑的鼻子。他们发现孩子们特别喜欢提问那些奇怪的地方:“为什么这个人有小丑鼻子?”如果研究人员回答:“也许他的工作就是个小丑,只是忘了把鼻子取下来。”孩子们就会接着提出更深层次的问题:“为什么有人要做小丑?”如果研究人员只是简单重复“这个人就是有小丑鼻子。”孩子们就会穷追不舍地追问原来的问题:“为什么这个人有小丑鼻子?为什么为什么为什么?????”

桃子和马克复活节捡蛋

桃子和马克复活节捡蛋

为什么孩子们要问十万个为什么?普林斯顿大学实验心理学家Tania Lomzoro认为,这些十万个为什么可以帮助孩子更深层地理解这个世界。当成人给孩子解释这些问题时,孩子可以通过理解这些解释来理解其他的新事物。当成人告诉孩子“这个人有小丑鼻子”,这仅仅解释了发生在这个人身上的情况。但当成人给孩子解释“这个人的工作是扮小丑”,这个解释就将讨论的范围扩大到“职业和衣服之间关系”的复杂问题上了。当成人为孩子回答问题时,孩子们的大脑不停思索,帮助他们理解这个世界之间错综复杂的因果相关逻辑关系。

脱口秀演员Louis C.K.在演出时解释了他的养育模式:授人以鱼,这个人就有鱼吃了;授人以渔,这个人可以抓一辈子的鱼;如果啥都不干就离开了,这个人就得自己研究怎么搞鱼吃了。父母对于孩子的学习成长非常重要,孩子们仔细观察和聆听父母的行为和语言。与孩子对话,回答孩子们的问题,可以帮助孩子们更好地成长。然而,孩子们并非对父母们的语言回答不假思索地全盘接受,他们仔细分析父母们的意见,加以他们在其他渠道获得的信息一起加工,再消化形成自己的理解,并应用在分析其他新的现象上。父母并不需要积极去给孩子设计课程或教授孩子信息,孩子会从和父母与世界的交流中,自己学会怎么获取信息与分析问题。

fujia-gardener-carpenter-second-4

相反,Alison Gopnik推荐父母们采取一种“园丁”的教授方法。养育不是为了给孩子教授知识,而是与孩子一起建立一种美好的关系。我们不是举着锯子的木匠,只能把孩子塑造成流水线上的凳子。相反,我们是那些亲切的园丁,用爱与呵护帮助孩子们逐渐成长,慢慢绽放出他们最美的花朵。在这种有爱的关系里,孩子们轻松愉快、又不失敏锐机智地从父母那里获得信息。身为父母,我们需要成为一个稳定可靠的信息来源,与孩子建立安全依恋关系,又放手让孩子从其他社会关系中获得新的信息。当我们在与孩子对话时,我们就像在进行一场二重奏一样,互相学习,彼此逐渐建立一种信任与爱的关系。父爱与母爱就在这些与孩子的交谈、询问、理解、嬉戏中逐渐弥漫开来。孩子们也从这种亲密、开放与灵动的对话中,学习到这个世界的运作方式。

fujia-qr

动图欣赏:耐药细菌的诞生

本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”,未经许可不得进行商业转载

这张动图展示了一些显微镜下的大肠杆菌,延时拍摄对应的实际时间为135分钟。

vrain-drug-resistant-bacteria-1

在这个过程中,除了视野内细菌数量的增加之外,我们还可以观察到细菌颜色的变化:一些原本呈现绿色的细菌随着时间推移产生了红色。

事实上,这是科学家们在利用荧光标记直观地观察耐药基因如何在细菌之间传播。那些由绿变红的细菌,就是从其他邻近的细菌那里获得了含有耐药基因(同时也被研究者加进了红色荧光蛋白基因)的DNA分子。

细菌的DNA不仅能够传递给自己的后代,还可以在个体之间进行横向传播。这种基因横向传播的过程被称为“细菌接合”:细菌个体会通过性菌毛把自己和另外一个细菌连起来,并向对方传递质粒DNA分子(如下图)。这种机制导致耐药基因更容易快速地在细菌之间蔓延。

vrain-drug-resistant-bacteria-2

(细菌接合的示意图,黄色的圆圈就代表质粒)

这个动图来自最近的一项研究,研究者们用荧光标记实时观察了细菌耐药基因的散播过程。他们分别给供体的耐药基因和受体细菌加入了不同颜色的荧光标记,这样就能在显微镜下清楚地区分耐药基因的供体,已经接受了耐药基因的受体,以及还没有接受耐药基因的受体细菌,方便验证不同条件下耐药性传播的情况。

以图中的实验为例就是,原本就耐药的基因供体是红色的,没获得耐药基因的细菌是绿色的,在实验中获得耐药基因的受体细菌可以同时检测到红色和绿色的荧光。实验中涉及的耐药基因是一个针对四环素的基因,产生的蛋白质负责把药物排出细菌体外。

这里只是简单说了一下实验的观察方法,其实这个研究还有更多结论的,详情可以看原论文:Role ofAcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistanceacquisition byplasmid transfer

kxkx-qr

张飞和先进制造有关系吗?有,3D(三弟)打印啊!

本文来自“我是科学家”,地址在这里,未经许可不得进行商业转载

办公室里的打印机,为什么只有脑子最笨的张飞会用,而刘备和关羽不行?

——因为3D(三弟)打印呀。

今天,咱们聊聊这项技术。什么是3D打印? 3D打印,我们或多或少地都听说过,甚至也见过一些3D打印出来的精巧构件。不过要往深了说,大部分人都说不出个所以然。

一个典型的3D打印作品,图片来源:Sina.com

一个典型的3D打印作品,图片来源:Sina.com

这几年来,加诸于3D打印的名头实在太多——“引领下一次工业革命”、“颠覆传统制造业”、“未来科技”等等。在试图了解一项技术之前,最好是先拨去笼罩在它之上的光环。3D打印本质上只是一种制造技术,它还有一个学名,叫增材制造,以前它还有个更土的名字,叫快速成型[1]。

是不是瞬间感觉没什么气势了?

那么,去掉炫酷的名字,3D打印技术和传统制造技术有什么区别呢?

这里有一个不算特别贴切的比喻:传统制造方式是做雕刻,不断切掉你不想要的部分,最终得到想要的;3D打印有点像蚕吐丝,通过一根根细丝的相互堆叠、积累,最终成为一个光洁的蚕茧。

3D打印的诞生

3D打印技术出现在1983年,发明人叫查克·赫尔(Chuck Hull)。当年的赫尔在一家小企业工作,这家企业的主营业务是做桌子的硬质涂层。具体来说,就是把一种液态的小分子涂在桌子表面,在使用紫外灯去照射时,这些小分子会相互连接,聚合成大分子,从而发生固化,变为坚固的保护层。这些小分子叫做“光敏聚合物”,这个反应过程就叫做“光固化”[2]。

赫尔每天在公司里拨弄着各种各样的紫外线灯,日复一日地看着那些分子见光凝固。有那么一天,他突然想到,如果能够让紫外线一层一层地扫在光敏聚合物的表面上,将这成百上千的薄层叠加在一起,他就能够制造任何可以想象的三维物体了。此情此景,像极了牛顿挨了苹果砸,瓦特见到了烧水壶。“这真是个碉堡的主意!”虽然没有历史记载,但当时赫尔心里一定浮现的是这句话。因为他立刻投入到了实践中。

经过一年的努力,终于,他把那个乍现的灵光变成了现实:他开发了一个系统,通过控制光线的射入,让光敏聚合物在容器中逐渐的固化,从而形成预先设计的形状。他将这种工艺命名为立体平版印刷[1]。

就这样,带着这个土气的名字,第一件3D打印的模型,诞生了。

2014年,查克·赫尔作为“3D打印之父”入选了美国的发明家名人堂。这份名人堂的名单中,还包括爱因斯坦、爱迪生和乔布斯。

赫尔和他的3D打印系统,图片来源:3D Systems

赫尔和他的3D打印系统,图片来源:3D Systems

五花八门的3D打印技术

随着人们逐渐意识到这项技术的潜力,故事也开始朝着有趣方向不断演进。如果说3D打印是一个江湖,那么,几个名门大派,都有着自己的独特功法。

首先,在赫尔申请专利的同一年,美国Helisys公司发明了分层实体制造技术,简称为LOM,工艺流程是把片材切割并粘合成型[2]。不知道你们看没看过科技馆里的人体组织切片,就是把标本切成一片片的再展示出来。分层实体制造与这个过程恰好相反,就是先做好一片片材料的形状,之后直接把这些片层整合到一起。LOM工艺的一个问题是需要把原材料预先做成薄片,于是这项工艺的使用范围就变得十分有限,大多时候,只是用来做些纸的模型。

5年之后,也就是1988年,美国人斯科特克伦普发明了熔融沉积成型技术(FDM),从而把3D打印推广到了金属领域。[3]他先把材料加热到刚刚熔化的状态,之后把液态材料直接喷出来,迅速冷却成型。这听起来有点像做糖人。FDM虽然简便了很多,但是也存在着局限,就是所用的材料熔点不能太高,要不然设备都烧着了,材料还没成液态呢。以至于FDM只能用在一些塑料和低熔点金属上。

不过仅仅一年之后,美国德克萨斯大学奥斯汀分校的学者就解决了这一问题,他们发明了选择性激光烧结技术(SLS)[1]。 SLS的原理也很粗暴,它的原料是粉末状的,之后直接利用高强度激光把粉末烧结在一起。这谁顶得住啊?再牛的金属也架不住激光啊!后来SLS经过改进,已经能轻松实现钛合金、钴镍合金等材料的3D打印过程,而这些合金都是飞机或飞船上的关键材料。

激光3D打印金属零件示意图,图片来源:Machine35.com

激光3D打印金属零件示意图,图片来源:Machine35.com

近些年,3D打印技术更是不断地改进与完善,原材料已经囊括了塑料、金属、陶瓷,甚至生物细胞等。虽然这些技术五花八门,但内核仍然是赫尔的思路,即——把材料直接堆叠成自己想要的形状。

百花齐放的3D打印应用

当3D打印能够处理任何原料之后,剩下的限制,就是人类的想象力了。如今,我们迎来了3D打印应用百花齐放的时代。

首当其冲的就是工业领域。很多产品的设计之所以不能量产,是因为量产的模具太贵了,经不起试错。有了3D打印,直接一次成型,极大降低了试错成本,如此一来,很多小众的设计都能有了尝试的机会。

再有就是个人订制产品,比如衣服和鞋子等等。人生来各异,买衣试鞋总免不了反复寻觅。有了3D打印,就能够做到量体裁衣。

阿迪达斯推出的3D打印球鞋,图片来源:adidas.com

阿迪达斯推出的3D打印球鞋,图片来源:adidas.com

当然,科学家们把目光放得更远,他们甚至想打印生命。

2017年,日本的科学家们3D打印了一个肝脏,并成功移植进了大鼠体内[4]。2018年12月份,俄罗斯宇航员在空间站中打印了一份生物器官——一个老鼠甲状腺。据说效果还不错,因为失重的状态有利于控制材料的成型[5]。

2018年,3D打印人体领域也取得了一个大突破。来自英国的研究人员成功做出了一批3D打印的人眼角膜。他们发明了一种由藻酸盐和胶原蛋白组成的“生物墨水”,把这种生物墨水与人类的角膜干细胞混合在一起,就可以作为原料,3D打印出人类的眼角膜[6]。

3D打印人工眼角膜和它的发明者,图片来源:腾讯

3D打印人工眼角膜和它的发明者,图片来源:腾讯

来自中国的可穿戴3D打印设备

3D打印在很多特种微型设备上,也有着巨大的应用潜力。近日,Wiley旗下的《先进科学》杂志(Advanced Science)发表了中国科学院苏州纳米所与天津大学合作的一篇论文。研究人员用3D打印做出了一种纤维状的集成电子器件[7]。这种电子器件,看起来就是一根“线”,但却能实现准确的温度测量。与大块的平面器件相比,它更具柔性且更节省空间。

为了做出这根电子器件,首先要有电源。一般来讲,基本的电源至少有三部分,分别是正极、负极和电解液。在一根线上怎么做出这三种结构呢?这里就需要借助3D打印技术。

(a)3D打印做纤维状电源的示意图,(b、c)工作中的3D打印机,(d)打印出来的纤维状电极材料,直径不到半毫米。图片来源:参考文献[6]

(a)3D打印做纤维状电源的示意图,(b、c)工作中的3D打印机,(d)打印出来的纤维状电极材料,直径不到半毫米。图片来源:参考文献[6]

首先,将正负电极的原料分别配成溶液,也就是3D打印的“墨水”。随后,使用3D打印机,直接绘制出纤维状的电极。紧接着,在这两根“线”电极的外表面打印上一层固态的电解质。于是,我们就得到了两根“线”,分别是包裹了电解液的正极和负极。我们再像拧麻花一样,把这两根线拧到一起,就成了一个完整的电化学电源。

电源有了之后,再如法炮制,做出一条纤维状的传感器。虽说是传感器,但本质是一根还原氧化石墨烯的纤维。这种还原氧化石墨烯,简称叫rGO,具有在不同温度下的电阻会发生变化的特性。将富含rGO的“墨水”通过3D打印的喷头,我们就能得到一根打印出来的传感器“线”。

将上面组好的电源和这根氧化石墨烯缠绕在一起,就可以做成一套完整的温度传感器了。

直接将3D打印出来的电源与传感器拧在一起,就得到了一个完整的电子器件。图片来源:参考文献[6]

直接将3D打印出来的电源与传感器拧在一起,就得到了一个完整的电子器件。图片来源:参考文献[6]

研究人员发现,这根“线”能够对30℃-80℃范围的温度变化做出很好的反馈,每摄氏度的误差只有不到2%。把这种纤维状器件,编织进贴身衣物,就可以实时监测人的体温变化,帮助我们了解自己的身体健康状况,在疾病预防方面发挥潜力。这种快速、低成本的3D打印技术为柔性、可穿戴纤维状器件提供了新的机遇[7]。

当然,你也可以

现如今,3D打印已经如王谢堂前燕,飞入了寻常百姓家。打开购物网站,搜索“3D打印机”,就能买到小型的家用机,价格跟一台电脑差不多。不过,家用的型号只能以塑料和一些小分子为原料,因为这些材料加工起来更为容易,也更安全。

外国网友自制3D打印远古三叶虫,图片来源:ZOL.com

外国网友自制3D打印远古三叶虫,图片来源:ZOL.com

如果你想打印些更酷炫的金属零件的话,那么,你需要一台激光金属3D打印机。可能会贵一点。

roundcube-3d-printing-9

只要300万。

不过,包邮啊……

(编辑:Yuki)

参考文献

  1. Ambrosi, A., & Pumera, M. (2016). 3D-printing technologies for electrochemical applications. Chemical Society Reviews, 45(10), 2740-2755.
  2. Ligon, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., & Mülhaupt, R. (2017). Polymers for 3D printing and customized additive manufacturing. Chemical reviews, 117(15), 10212-10290.
  3. Layani, M. , Wang, X. , & Magdassi, S. . (2018). Novel materials for 3d printing by photopolymerization. Advanced Materials, 1706344.
  4. 九州大学科学家成功将生物3D打印肝芽移植到大鼠体内, 搜狐网, http://www.sohu.com/a/201375456_105964
  5. 历史性突破!俄在太空首次3D打印生物材料,人民网,http://sn.people.com.cn/BIG5/n2/2018/1207/c346932-32380440.html
  6. 首个3D打印人类眼角膜问世 未来大批量移植不是梦,腾讯网,http://tech.qq.com/a/20180531/045584.htm
  7. Zhao, J., Zhang, Y., Huang, Y., Xie, J., Zhao, X., Li, C., … & Li, Q. (2018). 3D Printing Fiber Electrodes for an All‐Fiber Integrated Electronic Device via Hybridization of an Asymmetric Supercapacitor and a Temperature Sensor. Advanced Science, 1801114.

退伍军人呼吁“管一管蔬菜”?缺乏专业常识的责任心只能误导公众

网上流传着一则“退伍军人王雷生”的呼吁,说是各种蔬菜都浸了“防腐剂”,于是疾呼“谁来管一管这些!谁来救一救我们的孩子!政府是干什么的?”

ywx-vegetable-preservation-1

这位“退伍军人王雷”是否真有其人我们不得而知,所描述的现象有具体的时间、地点、有对当事人的询问,看起来也有可能是事实。如果现象属实,那么他的担心和呼吁很可能也是出于社会责任感。但是,当这种社会责任感的基础是缺乏专业常识,也就可能变成对正常生产经营的妖魔化,不仅对公众无益,反而是一种危害。

蔬菜用保鲜防腐剂处理是合法操作

在蔬菜上面有许多微生物。如果不是马上吃掉,而是要经过相当长时间的保存、运输,环境中的微生物也会跑到上面。如果不有效地处理掉这些微生物,那么蔬菜就会很快腐烂。现代社会,产业分工、地域分工越来越细化。蔬菜的保存和运输必不可少,杀菌也就有了很大的必要性。如果没有很好的保鲜保存手段,大城市里的人即便还能有蔬菜可吃,价格也会大大增加。

杀菌剂并不是洪水猛兽。有很多杀菌剂毒性小、效率高,被批准用于蔬菜的处理,比如过氧乙酸、抑霉唑、咪鲜安、特克多、噻菌灵等等。只要按照规范使用,就可以既实现了蔬菜保鲜,又不危害健康。

可以说,这位退伍军人的“谁来管一管?政府是干什么的?”质问毫无道理。政府的监管,不是要迎合公众不专业、不切实际的要求,而是根据科学数据进行风险评估,决定什么样的“杀菌剂”“保鲜剂”可以用在蔬菜处理中,如何使用既能够保障安全,又能够有效地降低蔬菜的产销成本。

蔬菜使用防腐保鲜剂是国际常规

在国外的超市里,有很多切好、装好的“即食蔬菜沙拉”。消费者买回来之后,不需要进行清洗等其他操作,直接加上沙拉酱就可以吃。这样的蔬菜,就需要经过清洗和杀菌剂处理。

该图片由Mogens Petersen在Pixabay上发布

该图片由Mogens Petersen在Pixabay上发布

类似的产品在中国的高收入群体中也开始流行。不过在中国,多数人都还是要进行清洗和烹饪之后才食用。能够被批准使用,也就意味着很容易清洗掉,即便有少许残留,也不会危害健康。

除了杀菌保鲜剂,还有其他的蔬菜保鲜手段

除了杀菌保鲜剂,还有一些其他的“非天然方法”来保存蔬菜。

一种是辐照处理。它主要使用伽玛射线、X光或者高能电子束去处理各种食物。这些射线能够引起细胞DNA的损伤,从而杀死致病细菌、停止蔬菜水果的进一步代谢从而防止食物霉烂、发芽、长虫等等。这是一种非常好的技术,操作简单,能耗少,无公害,安全可靠,堪称“绿色技术”。在过去的几十年中,科学家们做了几百项研究来检验人们提出的种种质疑,结果都证明辐照食物是安全的。在法律上,也有四十多个国家批准了它的使用。但是,“辐射”这个词太让人恐惧了,人们仅仅因为这个名称就对它产生了巨大的抵触。技术已经发明好几十年,而应用却依然很有限。

另一种是速冻保鲜。清洗好的蔬菜,在高温水中进行短时间的烫漂,在杀灭细菌的同时让蔬菜中的酶失去活性,再进行速冻,相当于把蔬菜的营养状态“固定”了下来。虽然这会造成一定的营养损失,但是在冷冻储存的过程中,营养就几乎不会再损失了。总体而言,虽然“冷冻­——化冻”对于口感有比较明显的影响,但营养成分得到了很好的保持。

新鲜的蔬菜无论是口感还是营养成分都是最好的,但并不是所有的地方、所有的时候,都有条件吃到新鲜的蔬菜。在现代社会,保存和运输已经无法避免,而抗菌保鲜技术的使用,就是让食物在保存和运输中损失得少一些。

我们应该呼吁政府加强对从业者的监管,促进他们“合法规范”地使用抗菌保鲜剂等现代技术去处理食物,而不是看到“奶奶没有用过的东西”就作为异端,就认为“不法商贩”在害人。

版权声明:本文系腾讯较真平台独家稿件,未经授权,禁止媒体转载。

『我的英雄动物』(四) 雄英B班

本文来自红色皇后的微信个人公众好“濑尿虾的松鼠窝”,未经许可不得进行商业转载

大拳

持有人:拳藤一佳。拳头可以变大,轻松就有砂锅那么大的拳头。

对应物种:招潮蟹(Uca spp.

redqueen-hero-academy-d-1

拳藤一佳的能力有点像倍化术,简单好用。但是,搧人家大嘴巴子的时候,本人真的不会失去平衡吗?

自然界里最夸张的“手掌”,属于一群小小的螃蟹。繁殖期的雄寄居蟹,为了沙地里的洞穴而竞争,洞穴是它们繁殖的“婚房”,没有“婚房”就没有传递基因的机会。所以,在战斗中获胜对雄寄居蟹而言至关重要,它们为此进化出了极端的武器。

雄寄居蟹的一只钳子极度扩大,重量达到体重的一半,内含发达的肌肉,可以把敌人的甲壳碾得粉碎。但是,寄居蟹的钳子虽然厉害,却很少真的用来杀伤对手。大多数时候,雄寄居蟹之间的竞争,都只是花拳绣腿,虚张声势。螃蟹们举起巨大的钳子,上上下下地挥舞,炫耀它们的体积和力量,借此震慑对手。

钳子是衡量寄居蟹实力的可靠标识,因为它要消耗大量的营养和能量,只有强健的寄居蟹能承担得起巨大的钳子。两只寄居蟹经过一番炫耀竞争之后,钳子较小的一方一般都会自惭形秽,主动退让。如果它们的钳子大小相当,才会进入战斗的下一个阶段,短兵相接。

雄寄居蟹相互举起钳子威吓对手。来源:nautilus,拍摄者:Andrew Kahn

雄寄居蟹相互举起钳子威吓对手。来源:nautilus,拍摄者:Andrew Kahn

即使在近身战斗中,螃蟹的竞争手段也是相当“文明”的。它们采用一种“逐步升级”的方式,来较量彼此的实力。先用巨大的钳子相互碰触,测试对方的力量,如果碰触分不出胜负,再用力对撞。接下来是相互推挤、扭打、夹缠。对抗性逐步增高,破坏性也增大。只有极少数情况下,螃蟹的战斗才会进入白热化,用钳子重创甚至杀死对方。

复制

redqueen-hero-academy-d-3

持有人:物间宁人。只要触碰,就能复制别人的能力,但不是什么能力都能复制出来……

对应物种:拟态章鱼(Thaumoctopus mimicus)、狭翅天牛

物间宁人的能力是复制别人的能力为自己所用,有点像All For One的弱化版。他自己也因为自己的能力“太像坏人”而不满。

说到一种动物“复制”另一种动物的特征。我们首先会想到拟态。例如闻名遐迩的拟态章鱼,可以惟妙惟肖地模仿比目鱼。它的触手合到一块,组成鱼身的样子,还会灵活地上下波动,酷似比目鱼的鱼鳍。

正在“变形”的拟态章鱼。图片:youtube

正在“变形”的拟态章鱼。图片:youtube

拟态章鱼为什么要模仿比目鱼呢?在它的栖息地里,有一些比目鱼是有毒的,所以章鱼可能是假装李逵的李鬼,利用比目鱼的外表吓退捕食者。这属于贝氏拟态(Batesian mimicry),是拟态里最有名的一种形式。简单地说,就是弱鸡模仿大佬,吓唬别人。

但是,贝氏拟态只是模仿外表而已,无法模仿能力。这也没什么奇怪的。模仿的本质是有意地相互借鉴,而生物进化的材料是随机突变,背后没有人的意志在作用。即使两种动物进化出的能力相似,它们之间也没有谁会故意地模仿谁。更何况,通过“模仿”外表来获得“能力”,本身就几乎是不可能的。传说中张三丰看仙鹤创太极也没有学会上天。但我们至少有一种非常简单的办法,能获取其他生物的能力。

红萤科(Lycidae)的甲虫有毒,捕食者一般不会吃它,许多昆虫都拟态红萤鲜艳的色彩恐吓敌人。这是普通的贝氏拟态。但是有一类拟态红萤的昆虫,狭翅天牛,它们的“操作”就比较飘逸了。

色彩鲜艳的红萤。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

色彩鲜艳的红萤。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

狭翅天牛会吃红萤,它们属于少数不会被毒素所伤害的捕食者。许多动物都会故意摄入有毒的物质,把毒素储存在体内作为防御之用。这使得昆虫学家开始猜想,狭翅天牛在吃了红萤之后,也许会变得同样有毒?

如果天牛因为吃了毒素而有毒,那么它就不再是徒有其表了。拟态并不限于李鬼模仿李逵。两种同样有毒的动物,也可能长得相像,这样捕食者只要认出其中一种,就会避开它们全部。这种拟态的原理有些像军队的制服,称为缪氏拟态(Mullerian mimicry)。

狭翅天牛将红萤咬死吃掉。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

狭翅天牛将红萤咬死吃掉。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

无毒的天牛长得像红萤属于贝氏拟态,如果它通过吃红萤变得有毒,那它就是缪氏拟态,也就是从外表到能力的全面相似。这个特性倒真是很反派,都把人家吃掉了么……以后讲到天喰环的时候,我会继续介绍这种“吃掉获取能力”的特性,敬请期待(六老师脸)。

钢铁

持有人:铁哲彻铁。可以全身变得跟钢铁一样硬,简直是天生肉盾,然而也会金属疲劳。

对应物种:鳞腹足海螺(Chrysomallon squamiferum

难得出场率高的B班角色!跟切岛一样,铁哲彻铁也是一位铁血硬汉,他们俩的能力也相似,颇有点“若说是没奇缘,今生偏又遇着他”之感。

“铁”是人类运用最多的金属之一,但在动物世界,使用“铁”来加强硬度,是十分罕见的。这方面的例子也不是没有,比如一类长得有点像小强的软体动物,石鳖(Chitonidae),牙齿尖端含有四氧化三铁,以增加强度。

Acanthopleura echinata,一种石鳖。Juan Francisco Araya et al. (2015) Zoosyst. Evol. 91 (1) 2015, 45–58

Acanthopleura echinata,一种石鳖。Juan Francisco Araya et al. (2015) Zoosyst. Evol. 91 (1) 2015, 45–58

有一种动物在利用铁的方面,可以说是登峰造极。在印度洋两千多米深的海底,印度洋中洋脊上,有一些海底热泉口。热泉口不断喷出有毒的硫化物,在这个极端特殊的环境下,生活着极端特殊的生物。鳞腹足海螺就是其中一员,它最特殊的地方在于,全身覆盖着铁甲。

这种海螺的外壳上,覆盖着一层黄铁矿(FeS2)和硫复铁矿(Fe3S4),“铁甲”下面是一层柔软的有机物,有机物下面才是普通的碳酸钙质外壳。“铁甲”提供硬度的同时,有机物可以增加缓冲效果。在它的腹足上,包裹着几百块黑色的甲片,中心是贝壳硬朊(conchiolin),外层是和螺壳相同的铁硫化物。

鳞腹足海螺。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

鳞腹足海螺。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

鳞腹足海螺的全身都包裹在铁甲里,可以说是铁桶一般,纹风不透。它身上的甲片含铁量是如此之高,甚至可以用磁铁吸起来。除人类以外,它们是唯一会用铁做铠甲的动物。鳞腹足海螺是如何得到这件铁甲的呢?海螺体外的一些共生细菌,可能会利用热泉口的硫,合成硫和铁的化合物,构成铁甲。但我们对这些细菌的了解还很少。所以这种说法还有待进一步证明。

除了浑身铁甲以外,这些海螺还有其他一些奇特之处。例如,它们的胃、肠和中肠都很小,但食道腺异常庞大,它们主要的能量来源,是食道腺里的共生细菌合成的有机物。另外,有一些鳞腹足海螺根本没有铁甲,它们身体表面缺乏铁的化合物,因此是白色的。跟黑色的同类相比,就像太极图一样反衬分明。

鳞腹足海螺腹足上的鳞片。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

鳞腹足海螺腹足上的鳞片。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

看来动物世界的铁哲同学,也免不了遇到同路人呢。

角炮

redqueen-hero-academy-d-10

持有人:角取波尼。头上长角,还可以当武器发射出去。

对应物种:兜虫亚科(独角仙)(Dynastinae

有点呆也有点元气,蛮可爱的白人妹子。顺带一提,搜索她的名字经常会指向海贼王的珠宝•波尼。

角是一种简单而有趣的武器。在“小空间”、“一对一”的格斗条件下,动物倾向于发展出角,来进行近距离战斗。而角的形态关系到动物自身的战斗方式。

我们最熟悉的角是偶蹄目动物(牛、鹿、羊)的角,不同形式的角反映了不同的战斗方式。短而光滑的角像匕首一样,用于戳刺;粗壮弯曲的角像重锤一样,用于撞击;而特别延长的角,或者像花剑一样用于对击,或者像锚钩一样勾住对方的角将其扭倒。

图片:pixabay

图片:pixabay

独角仙也是因角和战斗方式而出名的动物。它们的基础战斗方式是一致的:用角把对方撬起来,扔下去。但不同种类的独角仙,战斗方式在细节上又有所不同,因此产生了不同类型的角。

兜虫属(Trypoxylus spp.)的角从头前端伸出来,斜指向前,末端分叉。在战斗中,这样一只角的作用,就像挑干草的叉子一样,可以掀起敌人,把敌人举到空中。

大力神兜虫属(Dynastes spp.)在头部和胸部各长着一只修长、笔直向前、末端微钩的角。这两只角一上一下,就像一把钳子一样,这样,独角仙就可以把对方夹起,扔下树。

竖角兜虫属(Golofa spp.)的角纤细弯曲,前肢特别长。它在狭窄的细树枝上战斗,像斗剑一样。纤细的角可以从侧面推动敌人,使之失去平衡,跌下树枝。

不同类型的独角仙。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

不同类型的独角仙。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

不同类型的角各有它们最适合的战斗方式,只有在它们擅长的“武术套路”之中,它们才能发挥出最大的力量。

角的坚固程度,也是因物种而异。“坚固”这个属性看似简单,其实是相当精致的。没有绝对坚固的结构。任何坚固的东西,都要运用有限的材料,去对抗特定的外界条件。兜虫属的角横截面是三角形的,适合承受弯曲和旋转混合的力。大力神兜虫属的角横截面是椭圆形的,适合承受单一方向的力。竖角兜虫属的角横截面是圆形的,适合承受从各个方向随机施加的力。这都是与它们的战斗方式相对应的。

不同独角仙角的横截面。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

不同独角仙角的横截面。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

藤蔓

持有人:盐崎茨。头发如同荆棘,可以自由操控,硬度是优势。

对应物种:囊舌类海蛞蝓(Ascoglossa,又写作Sacoglossa

盐崎茨的头发由藤蔓构成,有阳光和水就能不断生长,不仅能当武器,还能防脱发。她大概是琦玉老师最羡慕的英雄……

囊舌类海蛞蝓以海藻为食,在海藻细胞壁上钻洞,吸吮其中的细胞质。细胞内的营养物质都被它们吸收,但叶绿体会完整保留在消化系统细胞内。海蛞蝓的消化器官像叶脉一样分叉,形成错综复杂的管道,遍布全身,一直延伸到贴近表皮的位置。所以它们周身都布满了含有叶绿体的绿色“叶脉”。不过,也有一些绿色海蛞蝓,比如绿叶海天牛(Elysia chlorotica),吃下的叶绿体不是集中在消化道里,而是散布全身。

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

不同种类的海蛞蝓,与叶绿体的关系密切程度也有不同。最原始的一种关系,是海蛞蝓利用叶绿体把自己变成原谅绿,作为保护色。后来,它们开发出了叶绿体的另一个用途,叶绿体在海蛞蝓体内进行光合作用,产生糖分,作为海蛞蝓的能量来源。另外,海蛞蝓用来保护自己的粘液,里面的一些成分,也来源自叶绿体的产物。

绿叶海天牛的身长只有一两厘米,喜欢取食一种学名Vaucheria litorea的丝状海藻,把海藻的叶绿体纳入体内。在阳光下,它会把薄如叶片的身子展开,让更大的身体面积接触阳光,加强光合作用的效率。依赖叶绿体,这种海蛞蝓可以不吃东西存活9个月,而它的寿命总共只有11个月。

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

有趣的是,叶绿体进行光合作用,需要海藻产生的多种蛋白质,离开海藻之后,它们很快就会失去活性。但在海蛞蝓细胞里,叶绿体可以正常运转好几个月。这是因为,绿叶海天牛吃海藻的时候,不仅吸收了叶绿体,还吸收了海藻的基因,把它们加入到自己的基因里。这样它们就具有了养护海藻叶绿体的能力。

V. litorea属于黄藻,从分类学上说,它不是植物。所以,严格说来,海蛞蝓具有的光合作用能力,并不是“植物的能力”。但是,更进一步来说,光合作用应该算是叶绿体的能力,而叶绿体本身既非植物,也非藻类。

叶绿体是寄居在植物和藻类细胞内的细菌,几十亿年前,它们被真核生物的细胞吞食,慢慢演变成了与真核生物共生的“光合作用工厂”。从根本上,盐崎茨同学和软体动物的能力,都不是“植物的能力”。生物不仅会通过互相竞争来进化,精进已有的能力,也会互相合作,产生出全新的能力。

学名Costasiella kuroshimae的海蛞蝓。图片:alif_abdulrahman / wikimedia commons

学名Costasiella kuroshimae的海蛞蝓。图片:alif_abdulrahman / wikimedia commons

柔化

redqueen-hero-academy-d-17

持有人:骨拔柔造。可以把碰到的东西变软,再碰一次就复原,然而对生物无效。

对应物种:食骨蠕虫(Osedax spp.

骨拔柔造看上去有点可怕,但其实是个很可靠的队友,他的能力是把一切东西变得柔软,这是个很好的控场能力,制造沼泽限制别人的行动。

食骨蠕虫的名字让人毛骨悚然,但它实际上也是温和无害的。直到2002年,人类才第一次发现食骨蠕虫。它们生活在深海底的动物骨骸(主要是鲸的骨头,也有人类抛弃的垃圾,比如牛骨头)上,长相相当精致,透明纤细的身体,顶上有细长,布满绒毛的红色触须。

食骨蠕虫其实不吃骨头。它没有嘴,也没有消化道,获取营养的方法极其特殊:它的身体固定在骨头上的一端,像树根一样,深入骨头内部。在“树根”里生活着许多海洋螺菌目(Oceanospirillales)的细菌,“树根”从骨头里获取脂质,作为细菌的营养,然后食骨蠕虫再消化细菌来获得自己的营养。

图片:MBARI

图片:MBARI

问题是,骨头是种很难啃的东西。骨结构包含大量的钙盐,非常坚固,脂质都藏在里面,像锁在盒子里的零食似的。食骨蠕虫没有牙齿,它“破拆”骨头的办法类似骨拔柔造,化刚为柔,“软化”坚硬的骨质。

食骨蠕虫的根部会分泌酸和一种特殊的酶,叫“空泡-H+-ATP酶”(vacuolar H+-ATPases)。顾名思义,这种酶里含有ATP,我们都在中学生物课上学过,ATP能给生物提供能量。对食骨蠕虫来说,ATP产生的能量,可以把氢离子运送到骨头的位置。这样,它就可以在骨头周围制造出一个酸性的环境,分解钙盐,破坏骨质,让细菌获取其中的营养。

图片:alchetron

图片:alchetron

无独有偶,就在我们的身体里,也发生着与食骨蠕虫“用餐”非常相似的事情。脊椎动物身上的骨头,必须不断破坏和重造,才能保持健康的状态。在动物体内,有一类叫做破骨细胞(Osteoclast)的细胞,使用“空泡-H+-ATP酶”分解骨头。这个过程和食骨蠕虫分解骨头是非常相似的,但一个是为了破坏,一个是为了进食。两类完全不同的动物,为了完成不同的任务,殊途同归地进化出相同的功能,这也是进化的有趣之处。

二连击

redqueen-hero-academy-d-20

持有人:庄田二连击。击打过的东西可以随意再次发动一次打击,真是顾名思义……

对应物种:孔雀螳螂虾(Odontodactylus scyllarus)、大齿猛蚁(Odontomachus spp.

庄田二连击看上去挺软,但他是B班少有的肉搏能力,他打一拳,会产生两次打击的效果,而且第二次打击的力量要强好几倍。

打一拳释放两次力量,先前讲过的皮皮虾就是一个很好的例子。孔雀螳螂虾打击一次,会出现两次力量释放的峰值,相差0.4~0.5毫秒。第一次峰值是它的“拳头”(颚足关节)打中了目标,第二次峰值的力量来源是一种极特殊的物理现象。

皮皮虾“拳头”撞击物体和弹回的时候,极快的速度带动周围的水,高速流动的水会产生一个很小的低压环境,使水暂时汽化,形成气泡。这种气泡在极短的时间内,就会因压力更高的外围环境而坍缩,产生很小但很强的冲击波。这叫气穴现象(Cavitation)。气穴现象的打击力是“拳头”的50~280%。

图片:S. N. Patek et al. (2004) Nature. 428: 819–820

图片:S. N. Patek et al. (2004) Nature. 428: 819–820

不过,皮皮虾占着OFA的位置呢。让庄田同学跟别人共用一个能力,好像有点不太公平。所以我们来讲一类新动物,和皮皮虾一样,它以猛烈快速的打击而著称,而且它的一次打击,能产生两次有效的力量。不过,它运用的不是气穴现象,而是最简单的反作用力。

大齿猛蚁的嘴咬合,是所有动物中最快的自主动作,按身体比例来算,大概也是最强的。大颚的运动速度,可达64.3米/秒,咬合一次需时不到1毫秒。这样一次咬合所产生的力量,超过蚂蚁自身体重的300倍。如果大齿猛蚁咬住一个硬东西,产生的反作用力足以把它弹到空中。

蚂蚁借助咬力把自己弹到空中。图片:D Magdalena Sorger (2015) Frontiers in Ecology and the Environment. 13(10): 574-575

蚂蚁借助咬力把自己弹到空中。图片:D Magdalena Sorger (2015) Frontiers in Ecology and the Environment. 13(10): 574-575

大齿猛蚁的咬合既可以捕食也可以驱敌。如果它咬到小个头的敌人(比如其他种的蚂蚁)身上,反作用力会把大齿猛蚁和敌人同时弹开,朝反方向飞出。如果敌人太过强大,大齿猛蚁还可以运用咬合逃跑。蚂蚁低下头,垂直于它要咬的物品表面,然后猛然一咬,反作用力会把它的整个身体弹起来,旋转着升入空中。有的大齿猛蚁可以借助咬合的力量飞出40厘米远。

被弹到空中的蚂蚁。图片:PatekLab / youtube

被弹到空中的蚂蚁。图片:PatekLab / youtube

redqueen-qr