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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。

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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。

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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……

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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%。

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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

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原来,真有苗条的橘猫!

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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。

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“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。

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太空中的咖啡杯长什么样?

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在太空中,宇航员也可以喝到咖啡,意大利公司甚至还给国际空间站送上了一台正宗的意式浓缩咖啡机。但是,宇航员们却不能用普通的杯子去喝它。

想象一下我们生活中的那些马克杯们,无论是控制其中的液体,还是把这些液体倒到嘴边,我们依靠的都是重力。因此,这些杯子上了太空可就不好用了:微重力环境下,液体不再听从重力的指挥,它们将变得很难控制。咖啡这样热腾腾的液体四处乱飘,麻烦就更大了。

那有什么解决方法?宇航员们如果还想用杯子喝咖啡,那么可以选择一种经过特殊设计的杯子,就像下面这样:

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这个造型,感觉有点清奇……

下面是一个类似杯子的使用演示:

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这是宇航员Don Pettit进行的一个演示。

相比普通的杯子,这种杯子能够更好地在微重力环境下控制液体,并且把饮料送到人们嘴边。实现这个的要点在于杯子不能再是圆柱形了,需要有一个窄窄的尖角,我们可以看到,饮料会自发地顺着这个尖角“爬”上来。这依靠的是毛细现象,毛细现象的基础是固体和液体表面的相互作用,以及液体自身的表面张力,这些作用力在微重力环境下依然会存在。同理,在太空中也依然可以用毛巾吸走水分,只不过你在拧毛巾的时候水滴不会向下滴而已。

开发适合太空使用的咖啡杯,这其实也是NASA为了解微重力环境下液体表现的一个研究,除了做杯子,他们也希望能更多利用毛细现象来让各种液体在太空中也乖乖听话。

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世卫组织说每天喝水不能超过3.7升?喝水中毒的关键是这个

喝水历来是个热门的话题,“水喝多了也会中毒”也经常被人们用来表达“万物皆有毒,只要剂量足”这一条毒理学基本原理。不过“喝多少是过多”一直没有明确界定,人们也相信“喝不到那个量”。

最近,世卫组织专家表示“每天饮用超过4升水可能会中毒”“建议男性不超过3.7升,女性不超过2.7升”,引起了巨大关注。

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那么,我们到底应该怎么喝水呢?

一、每天应该喝多少水?

人体的生命活动必须要有水的参与,人体内占比最多的物质也是水。我们每天都会通过呼吸、出汗、大小便等等途径失去一部分水——喝水的目的,也就是要把这部分水补上,否则身体就“脱水”了。一个人一天会失去多少水并没有一个统一确定的数值。不同的研究者得出的数据不尽相同,“男性3.7升、女性2.7升”是国外比较广为接受的数值。世卫组织专家建议每天饮水不要超过的量,可能也是根据这两个数字而来的。这个数字是指“每天摄入的水量”,而不是“每天需要喝的水量”——前者还包括食物中所含的水。大体上可以认为每天吃的食物中能提供20%的水,所以通过水、牛奶、果汁、咖啡等饮料摄入的水大概是男性3升、女性2.2升。

中国推荐的水摄入量与此不同,总量是2700-3000毫升。除去饮食中提供的,推荐每天喝水的量是1500-1700毫升。这只是一个笼统的量,并并不是说喝不到1500毫升就“不足”,超过1700毫升就“过量”。具体到一个人需要多少水,还跟体重与活动量等因素密切相关。体力劳动与大运动量的人,出汗多,自然需要的水就要多一些。如果吃的食物中蔬菜、水果、粥、汤比较多,那么从食物中获得的水就会多,需要喝的水就会少一些;反之,如果吃的主要是油炸和烘焙类的食品,食物提供的水就比较少,那么需要喝的水就要多一些。

二、3.7升(2.7升)并不是“安全”与“中毒”的分界线

世卫组织的专家给了很具体数字:每天超过4升可能中毒,建议控制到男性3.7升、女性2.7升。这只是一个大致的“指导值”,并不是说超过4升就会中毒,而不超过3.7升(女性2.7升)就安全。水中毒的原因在于:当体内水摄入过多,会导致细胞内外的渗透压失去平衡,更多的水进入细胞,破坏了细胞的正常结构和功能,对于脑部细胞,这种现象可能是致命的。

这种现象的根本在于“身体的正常代谢能力无法顺利排出体内的水”。就像一个城市的排水系统,正常情况下的大雨能够被排掉因而不至于路面上积太深的水,但如果遭遇几十年不遇的大暴雨,或者上游水库决堤,那么就无法及时排水,市内就会积水甚至被淹没。不同的人就像不同的城市,排水系统的容量各不相同——100斤的人和200斤的人,体内能够容纳的水和相同时间内排出的水,是有明显差别的。

所以,相对于“一天喝4升水”,更关键的是“短时间内大量喝水”。在正常情况下,人们不会一次喝下那么大量的水,但有些特殊情况,比如大运动量之后、在炎热的天气时劳动赶路之后、农药或者饮食中毒之后、打赌或者比赛喝水的时候……人们有可能连续喝下大量的水,也就有水中毒的风险。

三、应该多喝水的时候,还是要多喝

该图片由rawpixel在Pixabay上发布

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所谓“推荐摄入量”是针对一般的情况。在一些特定的环境或者情况下,喝更多的水是有必要的,大家也不要因为担心“水中毒”就不敢喝水。

以下是需要多喝水的情况:

运动:运动会导致出汗而失水,避免“脱水”至关重要。但是,不要在运动之后才喝,而应该在运动前就先喝一些,然后在运动间隙也喝一些,运动之后再喝一些。如果运动很剧烈而且持续时间较长(比如打球一个小时以上),大量出汗不仅失水严重,还同时排出了大量电解质。这种情况下就要考虑“运动饮料”,也就是含有电解质和糖的饮料,避免电解质失衡和低血糖。

湿热环境:温度较高的环境中人体的脱水会很严重,需要大量喝水。如果高温而潮湿,那么不容易出汗,身体表面会维持高温就容易出现热休克。这种情况下,多喝一些水有助于身体降温。

健康问题:患有结石、痛风等疾病的人,需要喝更多的水来降低结石成分的浓度,帮助它们排出。普通人群出现发烧、呕吐、腹泻等症状时,脱水会比较厉害,也需要喝更多的水。

孕妇和产妇:孕妇和产妇也要避免脱水,美国FDA下属的“妇女健康办公室”(Office onWomen’s Health)的推荐是:孕期妇女每天喝水2.4升,哺乳妇女每天3.1升。

在这些情况下,喝水的量会很大,比如哺乳期妇女的3.1升甚至超过了世卫组织专家建议女性“不要超过”的2.7升。关键在于,要把这些水尽量分到一天之中的不同时间去喝,让身体有成分的时间去代谢水,避免“短时间内大量摄入水”,才是避免“水中毒”的核心。

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当然万物皆可萌,但请你认真告诉我为什么皮卡丘那么那么萌!

本文来自微信号“科学艺术研究中心”(Art_And_Science),未经允许,不得商业转载。

5月10日,改编自任天堂3DS同名游戏的真人电影《大侦探皮卡丘》在国内上映,这个讲述宝可梦世界最著名的口袋妖怪——从松鼠的形象脱胎而来、浑身黄毛、长着电气符号状尾巴的黄色宝贝皮卡丘——是如何与黑人小伙子蒂姆联手揭开一个惊天大阴谋的冒险故事,立刻取代已呈疲软之态的《复仇者联盟4》,登上票房第一。

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没人会否认,电影的成功,99.99%都是因为,皮卡丘实在太!萌!了!在银幕上,它第一次彰显了原本设定中的毛茸茸属性(游戏和动漫中为了省事儿都处理得光溜溜了,以至于好多人奇怪它怎么就长毛了,其实人家本来就有毛),两坨红颊分外耀眼,再配上超级卡哇伊的一句 pikapika(总是出现在奇怪的时候),真是迷死人不偿命。

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我身边最近就见证了好几起钢铁直男在它的萌化下连讲话声都不太对了的事件,还有一个策动我买了个会发大概十几种“pika pika,pikachu”的玩偶,每半个小时费掉我一对7号电池也停不下来。

皮卡丘的讨人喜欢,如果按照正常分析,那的确是因为它具备了很多幼态特征。因为人类对于像是婴儿这样有着大而低的眼睛、鼓起的面颊、胖嘟嘟短四肢的生物,天然地有着爱怜呵护之心,这一理论是动物习性学的创始人、奥地利动物学家康拉德·洛伦兹早在上个世纪40年代就提出的,而近些年的神经科学研究也对此提供了许多证据。

你发得出几种/pikachu/?

道理我都懂,不过,皮卡丘的萌,好像还是有某种说不清道不明的地方呀……真的,你不觉得它声音有毒吗?就连名字发音都似乎有着某种魔力。Pi-ka-chu,每一次,这三位一体的发出来,就有些倒在了全世界的草坪上的酥麻感。不仅是我会这么觉得,科学家也觉得这三个音实在是太神奇了,他们忍不住拿它做起了实验。

2004年4月,名古屋大学的櫻庭京子博士及其导师筧一彦教授,还有广岛县立保健福祉大学的今泉敏教授三个人一起在《日本语音学会期刊》(Journal ofthe Phonetic Society of Japan)上发表了一篇论文,叫做《“pikachuu”中的情感表达》。

实验找来了15名年龄在4岁到10岁之间的儿童,其中有母语是日语的,也有母语是英语的,要求他们观看皮卡丘时发出/ pikachuu/的声音。并且根据动画中的人物来发出四种不同情绪下的读音,如果皮卡丘是快乐的,被试儿童就用快乐的声音说“皮卡丘”,如果皮卡丘是悲伤的,就用悲伤的声音说“皮卡丘”,另外还有愤怒和惊讶两种情绪。

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由于语言发音习惯的不同,不同母语的孩子发出的/ pikachuu/在时长和感觉上是会有明显不同的,日语东京方言中的/pi/的元音倾向于清音,因此时间长度短于/ka/。另外,/chuu/有时会使短元音,所以日语中皮卡丘听起来更像是bikachi「びかち」,美国英语中对时间长度几乎没有限制,并且能相对自由地加以改变。由于/pi/有压力,元音清音很难,其时间长度和强度都被认为在/ka/之上,而/chuu/可以有/pi/和/ka/加起来那么长。

实验发现,两种母语的儿童在表达这几种情绪的时候,所用的时长是不一样的,日本小朋友表达悲伤用时最长(l355ms),接下来是愤怒(ll51ms)和喜悦(l109ms),而美国小朋友表达愤怒用时最长(l676ms),接下来是悲伤(l448ms)和喜悦(l302ms)。论文中没有惊讶的数据,可能这种情绪的掌握对于孩子来讲相对更难一点,所以没搜集到有效样本。

接下去,这些不知道在想些什么的研究者找来一批大人,要求他们去听孩子们发出的/pikachuu/,判断是什么情绪下发出的。结果有趣了,母语为日语的大人,判断日本儿童发音情绪的正确率为71%,而判断美国儿童发音情绪的正确率为52%。而母语为英语的大人,判断日本儿童发音情绪的正确率为70%,而判断美国儿童发音情绪的正确率为55%。

然后似乎可以得出这样的结论,日本小朋友们模仿皮卡丘情绪的能力要强于美国小朋友。然额,在我们看来这一点也不奇怪啊……皮卡丘本来就是日本游戏公司设计出来最初在本国上市的呀,后来才风靡全球。

最早给皮卡丘配音的大谷育江,还给《名侦探柯南》中的圆谷光彦、《海贼王》中的托尼托尼·乔巴和《火影忍者》中的木叶丸等一大批角色配过音,日本小朋友也应该是耳熟能详了。

总而言之,我对于该研究所声称的“检查日语和英语听众对话语表达情绪的识别差异”这一目的基本理解不能,但只要想到学者们找来奶声奶气的娃娃们一通大喊/pikachuu/,就会觉得,唔,这样的研究,请给我来一打!

没人能拒绝这三个音。

你脑中早有它一席之地

而在最近,趁着《大侦探皮卡丘》的档期,美国科学家们也来凑热闹了,发表在《自然·人类行为》(Nature Human Behavior)杂志网络版上的一篇文章,声称人类已经在大脑中为皮卡丘等精灵角色专门辟出了一个识别区域,论文作者们来自斯坦福。

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人类大脑对于文字和面孔这样的事物有一套先天的识别模式,每次激活是在视觉皮层的同一位置,但科学家们不明白这套模式为什么没有在其他物体(比如汽车)上建立起来。这个团队一开始的目的是想找到实验模型,搞清楚这个问题。

不久前一个来自哈佛医学院的研究称,视觉皮质上建立一个新的物体识别,需要将十分年轻的猴子曝露于这个对象,这时候才具有可塑性。于是斯坦福心理系毕业的研究声杰西•戈麦斯(Jesse Gomez)想到,如果找到一个从童年早期就开始接触的事物,就可以来检验是否有那么一个区域形成了——那不就是自己曾经花了无数时间的《口袋妖怪红与蓝》(Pokemon Red and Blue)嘛!他向他的导师提出了这个想法。

第一个口袋妖怪游戏发行于1996年,面向5岁+的孩子,他们中许多人会继续玩后来的版本,游戏本身甚至为此设计了一层层的角色形象进化,让玩家感觉这些精灵也在陪着自己长大。

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比如最好看的宝贝沙奈朵,是由拉鲁拉丝在20级进化为奇鲁莉安,后者在30级进一步进化出来。拉鲁拉丝进化成奇鲁莉安时两只眼睛都会显现出来,进化完全后就只能看到一只眼睛了,而奇鲁莉安进化成沙奈朵时,可以看到它头上鳍状的角逐渐转移直至完全消失。水系宝贝莲帽小童先进化为乐天河童最后才变成莲叶童子,虫系宝贝刺尾虫的最终进化型是狩猎凤蝶。

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我们的皮卡丘是皮丘在亲密度上升之后进化而成的,之后经过雷之石的加持,会变成很厉害的雷丘!

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最逗的是,关于它们是不是严格的演化(evolution),2012年来自加州大学戴维斯分校的昆虫学家马坦·什洛米(Matan Shelomi)还专门写了论文来讨论,发表在《不可思议研究年鉴》(Annals of Improbable Research)上。因为有些人会认为,精灵们只是发生了变态而已,不是生物学意义上的演化!

很多人对口袋妖怪的热情会持续到青少年甚至成年早期。这些游戏不仅让他们一次又一次地接触相同的角色,而且当玩家赢得一场“精灵宝可梦之战”或在游戏百科全书《精灵宝可梦》(Pokedex)中添加一个新角色时,游戏还会奖励他们。

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戈麦斯认为,如果童年早期的接触对大脑特定区域的发育至关重要,那么他的大脑——以及其他小时候玩过《精灵宝可梦》的成年人的大脑——应该对《精灵宝可梦》中的角色做出更多反应,而不是和普通卡通形象一样的。

此外,由于游戏中的精灵角色看起来跟日常生活中经常遇到的对象非常不同,根据一项叫做“Eccentricity bias”的视觉理论,对其激活应该出现在哪里也做出了独特的预测:优先的大脑活动应该出现在视觉皮层中处理中央视觉或中央凹视觉对象的部分。

他招募来了11个人,都是从小玩pokemon长大的人,当这批测试对象躺在功能性核磁共振扫描仪中,并被实验人员随机展示数百个口袋妖怪角色时,果不其然,他们的大脑对这些图像的反应比儿童时代没玩过这个游戏的对照组被试们更强烈。

而且这些大脑反应都出现于被试们的同一个大脑区域——位于耳后的大脑褶皱,称为枕颞沟。

这个研究和2016年年底的一个研究可谓遥相呼应,加州大学河滨分校心理学系的助理教授张伟伟(音译)和谢伟珍(音译)当时在发表于《记忆与认知》(Memory and Cognition)期刊的文章中指出,通过对长期记忆的测试发现,玩口袋妖怪游戏长大的人们,对皮卡丘等精灵第一代角色的熟悉程度要高于第五代角色。所以,是时间把它们刻画在了我们脑海中,这份萌,早已成了记忆的一部分。

四叶草代表好运?56片岂不是要上天

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

人类真的很奇怪,总会把自己的很多臆想强加在其他生物身上,比如黑猫代表厄运,玫瑰代表爱情,水仙代表自恋。

在不同的文化中,同样的物种还被赋予了不同的身份,以致于很多我们熟悉的符号,并不是我们想象的那样。比如扑克牌里的黑桃,那可不是黑色的桃子,而是代表和平的油橄榄。扑克牌中的“梅花”其实也并不是梅花——确实不是梅花的五个花瓣——而是通常被称为“三叶草”的车轴草。

白车轴草。图片:Takahisa Hirano / Nature Production

白车轴草。图片:Takahisa Hirano / Nature Production

从扑克牌上的梅花说起

对比一下扑克牌的梅花和现实中的三叶草,你就会发现,这才是相对应的符号和实物,并且梅花图案的含义是“幸运”,这也是三叶草在西方文化中的含义——在《英雄无敌》等游戏中,获得三叶草配件之后,幸运值就会攀升。只不过,这个图案有点像我们更熟悉的梅花的简化版,一来二去,就变成所谓的“梅花”了。

根据《中国植物志》的记载,车轴草属约有250种植物,分布在欧亚大陆、非洲、南美洲和北美洲的温带,以地中海区域为中心。中国并不是它们的分布中心,所以此前我们并不熟悉这种植物,也难怪会有那样的误会了。今天,车轴草已经成为城市草坪的主力成员,风扇一样的叶子,叶片中部明显的白色条纹,都是车轴草身份的标记。我们见到的主要是白车轴草和红车轴草,虽然它们的花朵形态有所不同,但是叶子的形状基本类似,不开花还真的很难区分开。

白车轴草的叶。图片:姚天海 / 中国植物图像库

白车轴草的叶。图片:姚天海 / 中国植物图像库

车轴草开花时,草地上就会冒出一簇一簇的花朵。这些花朵与我们比较熟悉的紫云英有几分神似,毕竟它们都是豆科家族的成员,有相似的花朵也就不足为奇了。

说清楚,到底是几叶草

在植物的世界里,叶子的形态千变万化,单叶和复叶也是折磨过无数考生的考题。所谓的单叶,比如银杏叶与荷叶,这种叶子一片就是一片;而所谓的复叶,实际上是一片叶子分裂演化而来的,比如国槐的叶子。

银杏叶与国槐的奇数羽状复叶。图片:James Field & Amada44 / wikimedia

银杏叶与国槐的奇数羽状复叶。图片:James Field & Amada44 / wikimedia

三叶草的叶子属于掌状复叶,像风车一样排列的并不是三片叶子,而是一片叶子裂成了三瓣,其中每瓣被称为小叶。七叶树也拥有掌状复叶,看上去是七片叶子组合在一起,但实际上只是一片被称为复叶的叶子而已。

欧洲七叶树。图片:Alvesgaspar / wikimedia

欧洲七叶树。图片:Alvesgaspar / wikimedia

不知从什么时候开始流传了一个传说,要是能找到四片“叶子”的三叶草,就能找到属于自己的幸运。于是,我们经常能看到草坪上那些寻觅幸运的身影。我不知道“四叶草”究竟能不能给大家带来幸运,但可以肯定的是,所谓的四叶草不过是在叶片发育过程中遇到低温、病毒感染等特殊情况,导致小叶原基增生,从而产生了多于三片的小叶。

四叶的三叶草。图片:KEBman / wikimedia

四叶的三叶草。图片:KEBman / wikimedia

实际上在自然界中,还存在许多长有多片小叶的情况,并且这个记录一直都在变更。2008年6月,有人发现了一株有21片小叶的三叶草。这个记录并没有保持多久,2009年5月,有人在日本发现了聚集了56片小叶的三叶草,这被载入了吉尼斯世界记录。

全能饲料牧草,还能上餐桌

正如游戏《旅行青蛙》中展现的那样,车轴草有着超强的再生能力,每次收割之后都会迅速恢复。车轴草有着强大的营养生长的能力,可以通过匍匐生长的茎扩张自己的地盘,短时间内就能产生可观的数量,再加上其叶片中含有各种营养,因此特别适合作为食草动物的饲料。

车轴草本身还携带有重要的生产肥料的工厂——根瘤。与其他大多数豆科植物一样,车轴草能够与根瘤菌亲密合作,车轴草为根瘤菌提供住所,根瘤菌则通过合成含氮营养来供应车轴草生长所需。正是有了这个亲密的盟友,车轴草可以在或肥沃或贫瘠的土壤中生存,并且对改良土壤也有很大帮助。而车轴草中的大豆异黄酮也被研究人员盯上了。这是一种植物性雌激素类物质,对调节人体的激素系统有潜在的利用开发价值,但是相关产品仍然在开发过程中,其安全性和有效性仍待进一步研究证实。千万不要为了所谓的疗效去吃三叶草。

好运哪里找

在生活中,我们还能碰到不同样子的“三叶草”,对很多人来说,酢浆草或许才是标准的三叶草形象。这种草因为含有酸味的汁液,因而得名酢[cù]浆草。我们很熟悉它们或大或小、或绿或紫的“三叶草”型叶片。与白车轴草一样,酢浆草也有四小叶的情况。酢浆草还有一个好玩的特征,就是成熟的果实会在被触碰的时候突然爆裂,把里面的种子一股脑地弹射出来。

酢浆草的三叶和小黄花。图片:周繇 / 中国植物图像库

酢浆草的三叶和小黄花。图片:周繇 / 中国植物图像库

另一种比较常见的“四叶草”是田字萍,它因叶片特别像“田”字而得名。田字萍通常漂浮在水上,可作为水景园林植物成片种植。

水中萍。图片:刘军 / 中国植物图像库

水中萍。图片:刘军 / 中国植物图像库

据说,很多朋友已经将代表“幸运”的目标从四叶草换成了五瓣丁香。其实我们可曾想过,真正的幸运就在我们手中,每一个决定,每一点努力,都会带来幸运。

肉放冰箱里,超过这个时间就不能吃了?

冷冻是储存食物很好的一种方式,然而冷冻对食物的形态会有一定的改变,于是产生了许多传说。比如有自媒体文章宣称《无论什么肉,放冰箱过了这个时间,千万别吃,后悔现在才知道》,文中给出的时间是3个月,过了时间千万别吃的理由如下:

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这两条理由看似专业,其实是胡说八道。下面来仔细解析。

一、化冻时的细菌生长跟冻的时间长短无关

在冷冻温度下,细菌只是停止了增殖而没有被冻死。当恢复到适宜温度,它们又会重新活跃起来。也就是说,化冻的时候,细菌确实有可能生长起来。但是细菌在冷冻过程中并不会增加。化冻时细菌的生长,也就跟冷冻时间的长短无关。冷冻一年化冻,并不会比冷冻一天化冻有更多的细菌。

该文还提到“被破坏的组织细胞”,给读者的印象是冷冻的时间越长,细胞被破坏得就越多,因而“渗出的蛋白质和水分”也就越多。其实,细胞的破坏发生在冷冻的时候。在水从液态转化为固态的过程中,有一个阶段会形成“冰晶”从而破坏细胞膜。一旦冷冻到最终温度(通常是-18 摄氏度),都成了固态,也就不会再进一步破坏了。不管冷冻多久,也都是同样的破坏程度。

现在,很多冷冻食品采用了速冻技术,避免了冷冻过程中冰晶的形成,细胞几乎不会被破坏。

二、合理化冻可以避免细菌显著增加

食物中细菌的生长需要三个条件:菌种、营养成分和温度。控制化冻时的细菌生长,关键就是控制温度。

推荐的化冻方式是提前一天拿出来,放在冷藏室里化冻。这个化冻时间会长达若干个小时,但温度不会超过冷藏温度,也就不用担心细菌的生长。最快速的化冻方式是微波炉。很多微波炉有“化冻”功能,可以在很短的时间内化冻,也不需要担心细菌的生长。

微波化冻不够均匀,有可能导致表面的肉都熟了,而里面的还没有化开。在冷藏化冻和微波化冻之间的折衷,是把密封的肉放在凉水里化冻,中间换几次水。这一方法的好处有三个:1、密封不会额外增加细菌,肉中的细菌就是冷冻之前的那些;2、密封的肉浸泡在凉水中,肉的表面温度也不是很高,细菌难以快速生长;3、化冻速度快得多,因为水温比冷藏温度高,而且水的传热效率高。

三、所谓“蛋白质分解”导致“食物中毒”,纯属耸人听闻

文中所谓的“蛋白质分解产生小分子胺类物质,脂肪氧化产生的醛类、酮类、过氧化物等,人食用后很有可能食物中毒,出现呕吐、恶心、拉肚子等症状”,完全是牵强附会吓唬人。在冷冻温度下,蛋白质不会分解,脂肪也很难氧化,怎么可能出现这些后果?更重要的是,在蛋白质分解和脂肪氧化产生足以导致“食物中毒”之前,食物的气味已经难闻到正常人无法接受的程度,怎么会有人去吃?

四、肉类到底能够冷冻多久?

在冷冻温度下,微生物停止生产,生化反应停止进行,也就不会有危害健康的物质出现。所以,如果只考虑食品安全,那么冷冻食品可以无限期保存。对此,美国农业部的官方网站上有明确的说明:

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但食品安全只是食品品质的一部分。在冷冻中,肉中的水分可能会有蒸发,肉中的一些成分可能会跟氧气反应,从而出现所谓的“冻烧”现象(freeze burn)。这样的肉在外观、气味和口感方面,会有明显下降。所以,冷冻食品也会设定一个“保质期”——这个保质期,是指它们的风味口感能够接受的期限,而不是说过期了就会危害健康。

这个保质期的长短跟冷冻时的包装方式密切相关。如果只是把肉扔在冷冻室里,那么“冻烧”很快就会出现,肉还会吸收冰箱里的异味。如果密封抽真空再冷冻,那么就可以几个月甚至一两年可能也没啥问题。如果是买来的冷冻肉,不开封一直冷冻,那么过了厂家定的保质期也没啥问题。

那么如何判断冷冻的食品还“能吃不能吃”呢?简单说来就是:化冻之后能做成“吃得下去”的食物,就能吃——至于安全问题,是不用担心的。

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王贞仪:不顾禁忌仰观星辰的传奇一生

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一张来自国外的老旧明信片上,画着一个东方女子——发髻高扎,服饰鲜亮。画中最令人讶异的是,她的手里,握着一架望远镜。

她叫王贞仪。她是清代的一名科学家。

王贞仪。

王贞仪。

非典型古代女子

1768年,乾隆年间,王贞仪生于安徽天长。名门望族,家境殷实,父亲是著名学者,祖父是朝廷大员。

按照古代中国女子的生活轨迹,这位富家小姐本应该:七八岁时学些女红,十岁左右识几个字,再好一点可以读一点《女诫》和《内训》之类的书,等到了十四五的年纪,就寻来门户登对的丈夫,成为某某夫人,相夫教子,此后余生。

但王贞仪并没有做到这些,在她这里,人生的轨迹是这样:

十一岁时,继承了祖父的万卷藏书,不分昼夜的阅读;

十六岁起,随着父亲游历山河,足迹遍布大江南北;

十七岁,跟着蒙古人学骑马射箭;

十八岁,发表文章,结交名士,写了十三卷诗和散文。

“足行万里书万卷,尝拟雄心胜丈夫”。这句王贞仪诗中的句子,无疑是对她自己最好的表述。从各种意义上看,她都是个才女。

弃文从理

然而,评价王贞仪是“才女”,终归是小瞧了她。她,远远不止这些。文字再美又怎样,更吸引王贞仪的,是真理。

18岁后,王贞仪定居南京,生活安稳了许多,当腻了才女的她,选择投身科学。

她首先沉迷的是数学,可能是源于祖父藏书中有大量祖冲之、张衡等人的著作。她最喜欢的数学家是清初的梅文鼎。梅的《笔算》和《筹算》,她不知翻看了多少遍。

中国古代数学典籍。图片来源:维基百科

中国古代数学典籍。图片来源:维基百科

然而,她对前辈们的文章还不甚满意,尤其是这些著作中论证太过繁琐复杂。王贞仪在数学上充满灵性,于是她就自己动手,精炼了偶像梅文鼎的书,将其中繁杂论证,用更为简单的方式进行了诠释,写成了《筹算易知》。在阐述前人思想的基础上,王贞仪还有很多创新,比如将西方的数学运算方法,引入到中国的数学体系,还先后写了《西洋筹算增删》《重订策算证讹》《象数窥余》《重订策算证伪》《术算简存》一系列数学著作。

就这样,在科举盛行、数学几乎绝迹的大清,王贞仪,成了一个数学家。

天文女侠

但王贞仪更喜欢的,是天文。

数学与天文终归分别极大。数学是抽象的学问,在头脑中即可推演,顶多算是艰深。但在迷信的古代,“天文”是皇家的学问,民间是不可随便研究的,更别提一介女流。但王贞仪没有退缩,她先是研读了大量翻译成中文的西方天文典籍,了解了哥白尼、第谷等学者的理论。年纪轻轻的王贞仪,甚至有了关于地球形状的朦胧认识。

在古代中国,“天圆地方”以及“地心说”早已根深蒂固。虽然当时西洋的“日心说”“地圆说”已经传入,但无奈知者甚少。

哥白尼提出了“日心说”。图片来源:Pixabay

哥白尼提出了“日心说”。图片来源:Pixabay

为了宣传科学理念,王贞仪特意写了一本《地圆论》,在其中旗帜鲜明地批驳“天圆地方”。王贞仪认为,地面的广度极大,而人所能观察的范围又很小。因此,虽然实际的土地是圆形,但从人的视角来说,所能接触的地面是平的。这种超出日常经验的理论,虽然不是世界的全部真相,但显然要比单纯的“天圆地方”先进了太多。

王贞仪更为著名的研究,是关于月食。

因为触犯皇家的忌讳,民间鲜少有人私自研究天文,更别提制造天文仪器。但星体运行的事情,研究起来,总得用些设备。王贞仪就从文献中学习方法,自己动手制作一些简单的观测仪器,就这么干了起来。

古观星台复杂的天文仪器。图片来源:bjp.org.cn

古观星台复杂的天文仪器。图片来源:bjp.org.cn

每当晴朗的夜晚,王贞仪就会一个人坐在院子里,静静地注视着天空,仔细记录浩渺夜空中的月和星辰。为了防止被邻居发现,王贞仪还经常将自己关在屋子里,偷偷做些实验。有一次,贞仪的母亲路过女儿房间,偶然窥伺到这样的景象:桌上的水晶灯,被悬挂在房梁上当作太阳,圆桌被放倒在灯下当作地球,而王贞仪手里拿着一面镜子当作月亮,一边移动,一边观察三者的位置关系。

借由那些简陋到近乎搞笑的装置,结合自己的常年的观察,王贞仪终于领悟到了月食的形成机理,其根本原因是日、月、地球三者相互位置变化,造成光线被遮挡。

月食过程。图片来源:pixabay

月食过程。图片来源:pixabay

相关的成果,被她写进了《月食解》。在这篇著作中,她还细致分析了月亮的阴晴圆缺、星体运动轨迹等天文现象,相关的理论与现代天文学的阐述基本一致,这也是世界上第一份完备的月食成因解释。

这年,她才20岁。

爱情与早逝

醉心科研的王贞仪,自然会反对一些封建思想,甚至直接在信里批评父亲的迷信观念。终其一生,王贞仪都坚持男女平等的理念,她在文章里说,男女之间,除了性别差异,没有不同,不存在孰优孰劣,男人能做到的事,女子同样能做到。

如此强硬的姿态,终归等到了有人温柔的包容。这个名叫詹枚的男子,家境并非富庶,但对贞仪喜爱备至,并且同样好奇于世间的万千真理。25岁时,王贞仪与詹枚结婚,定居宣城。

然而不幸的是,贞仪生来体弱,加上早年的漫游奔波、苦读著述,嘉庆二年,染病不起。婚后四年,王贞仪去世,时年29岁。

斯人早逝,灿若晚星。

詹枚顶着悲痛,整理校订妻子的手稿,直到去世。相关的手稿结集出版,受到了后世的高度评价,有人赞扬王贞仪是“班昭之后最伟大的女学者”。

后记

王贞仪的故事也被记录在《Woman in Science》中。

王贞仪的故事也被记录在《Woman in Science》中。

在古代中国重男轻女、封建迷信的双重压力下,却仍然诞生出这样一位女子,这无论如何都是一种传奇。愿贞仪那无畏探索的光芒,如她常常仰望的明月那般,永远照耀。

为什么异鬼必须死?

本文经授权转载自作者本人公众号“卢平的神奇生物”,转载请联系原账号。

本文含有高浓度剧透,如果你还没看过权游S08E03……先去看完再回来!

今天我们聊一种神奇生物,那就是在热门美剧《权力的游戏》中大杀四方——然后一分钟完蛋的异鬼“white walker”。本人使用骨割搜索发现了一篇新近发表的学术论文,第一作者为梅丽珊卓-拜拉席恩科学研究所的鹿萍学士,现全文转发如下:

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异鬼是维斯特洛大陆北方寒冷地区的一种生物,它们全身苍白,雪白的毛发表明它们很可能没有黑色素合成机制,倒也是在冰雪覆盖之地的一种良好的保护色。异鬼体温非常之低,与普通动物相比,似乎是从变温动物向恒温动物演化过程中发生了趋异演化的两个分支——大部分动物保持高于环境的温度,而异鬼的体温哪怕在龙焰中也不会升高[1]。

种种迹象表明,异鬼以极低的体温保持了效率奇高的新陈代谢,上臂肌肉产出的能量足以投掷长矛杀死巨龙。另一个可能性是异鬼通过投入能量完成卡诺循环,一腔热血却维持了体表的低温状态,降低了自身红外辐射强度,作为在寒冷环境下对能感知热辐射的捕食者(比如蛇)的一种隐蔽手段。北境神奇生物学士窦尼万爵士曾根据极少数解剖实验指出,异鬼体内温度也很低,所以第一种假设更有可能。但另有研究者指出那几堆冰渣对本课题并无指导意义(个人通讯)。无论哪种假设成立,这个物种的能量代谢通路和体温调节机制都非常罕见,值得研究。另外,异鬼在低温下的蓝色眼睛则暗示可能有冷光生物共生,也颇具研究意义。

图片来源:gameofthrones.fandom

图片来源:gameofthrones.fandom

但是,在临冬城战役后,异鬼这个物种据信已经野外灭绝[2]了……

鉴于我们并无圈养个体信息,异鬼的灭绝无疑导致我们难以使用严谨的实验手段进一步研究其生理机制。本文将根据目前的观察记录,从种群生态学角度探讨异鬼种群灭绝的遗传机制。

根据《维斯特洛学城城刊》的气候模拟结果,异鬼种群向南迁徙发生在长夜将至的时期。根据严谨的生态位梯度回归和外推预测,这一时期异鬼可以利用的栖息地范围正在快速扩张,这与异鬼种群的扩散迁徙模式相符合。异鬼对人类的威胁和人类对异鬼的报复性狩猎是一种典型的人兽冲突,关于异鬼的保护生物学问题本文将不再探讨,反正也没意义啦。

图片来源:gameofthrones.fandom

图片来源:gameofthrones.fandom

有记载的最后一次猎杀异鬼事件发生在临冬城战役末期。据目击记录,二丫·史塔克女士用瓦雷利亚钢制匕首戳了编号“夜王”的异鬼族群首领,“夜王”碎成了渣渣。我们有理由相信,瓦雷利亚钢中高浓度的重金属元素作为凝结核导致了异鬼体液的相变,强度很低的固态体液由于内部应力的瞬时积累而碎裂。

令人吃惊的是,“夜王”的死亡导致了在场的其他异鬼原地爆炸,而伴随异鬼的死人大军也立即丧失了所有活动能力。这意味着此前对于异鬼的种群演化模型有诸多不妥之处,现分析如下。

首先,死人大军由异鬼控制这一学说已经得到了广泛认可。显然,这是一种大范围的寄生行为,有理由认为异鬼通过散布空气传播孢子的方式对人类和动物尸体进行寄生。孢子在寄主体内激活了能量代谢和基础的运动神经和肌肉,以实现对寄主的行为控制。由于感觉神经等未被激活,寄主并无知觉也没有自主趋利避害的生命特征,更无法参与异鬼遗传物质的传递,故以下略去不予考虑。

图片来源:gameofthrones.fandom

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有关异鬼自身的繁殖机制一直存在争议,并不存在可重复可证伪的科学理论和证据。但是一位在卡斯特堡垒违规付费收看HBO的守夜人指出,被异鬼掠去的人类婴儿,会在异鬼手指的戳动下眼睛变蓝(……)。基于这一证据,我们提出异鬼类似于部分细菌,采用“接合生殖”的方式来繁殖。遗传物质经由手指注入婴儿体内,在复制整合到婴儿基因组中后,会对处于发育期的细胞谱系进行表达谱的重编程,从而改变婴儿的表型,发育成异鬼个体。另一方面,同时注入婴儿体内、类似CRISPR-Cas9的复合剪切机制会逐渐剪切掉人类的遗传编码区域,完成遗传上的“异鬼化”。

这种跨物种的接合生殖机制意味着异鬼是无性生殖的物种,也就是“克隆”,不存在多个个体之间遗传物质的重组过程。根据“穆勒棘轮”理论,无法重组将导致有害突变在基因组中逐渐积累,在此背景上的有益突变则难以通过重组整合产生更适应环境的个体,这将使该物种的环境适合度降低。以上繁殖机制也许解释了异鬼为什么如此难看(没有性选择)以及为什么灭绝。

图片来源:gameofthrones.fandom

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有近期记载的异鬼种群的规模似乎从未超过10-20个个体。我们认为,临冬城战役前的异鬼种群已经处于严重而不可逆的遗传多样性衰退期。在无性生殖的大种群中,不同基因型的相互竞争会导致种群中强烈的“选择扫荡”,在一种基因型占据优势的情况下使携带突变的其他基因型频率降低;而在异鬼这一类的小种群中,遗传漂变则使得每一代个体产生的少数突变更容易随机丢失掉。这样的种群整体极有可能被单一的不利因素彻底团灭——当种群内的所有个体都带有同一基因型时,任何对这个基因型致命的因素都会导致所有个体的死亡。二丫·史塔克出现后所有异鬼的原地爆炸就是丧失基因多样性的一个极端例子。

据此,我们论证了异鬼,作为一个种群规模极小、无性生殖、遗传多样性极低的物种,灭绝的必然性。当然,论证过程中的一些证据还有待进一步验证。本文的结论对于维斯特洛大陆的珍稀物种保护工作具有重要的意义。异鬼在适宜的气候变化趋势下、在扩散过程中灭绝这一事例十分具有说服力——保护珍稀物种时,有关方面应当把增加遗传多样性作为重要目标,避免种群的遗传同质化。

参考文献

[1] 坦格利安等. 龙焰对异鬼的作用机理和效果. 《阴性结果专刊》, 2019.

[2] 维斯特洛自然保护联盟濒危物种红色名录.