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为了从除草剂的“阴影”中活下来,玉米经历了什么?

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

玉米这种从带着硬壳的大刍草培育而来的作物,远比我们想象的要多姿多彩。

不知从什么时候开始,中国的市场上出现了很多特别的玉米,如糯玉米、水果玉米、彩色玉米等,还有专门用来做爆米花的玉米。也不知从什么时候开始,大家给这些“非正常”(与传统老玉米不同)的玉米,都打上了似是而非的转基因标签。于是,一场论战开始了,各种所谓辨别转基因的“妙招”也应运而生。

这些基因从何而来?转基因作物是如何发展起来的?今天,我们就来啃一啃转基因玉米的诞生历史。

玉米(Zea mays)及一种野生大刍草(Z. diploperennis)。图片:Silverije & Jeffdelonge / wikimedia

玉米(Zea mays)及一种野生大刍草(Z. diploperennis)。图片:Silverije & Jeffdelonge / wikimedia

为什么是玉米?

其实玉米并不是最早的转基因植物,也不是最容易实现转基因的植物。恰恰相反,玉米的转基因道路远比烟草和矮牵牛这样的模式植物要复杂,而且最初的成功率很低。

世界上第一例转基因植物是含有抗生素药类抗体的烟草。图为红花烟草(Nicotiana tabacum)。图片:Joachim Müllerchen / wikimedia

世界上第一例转基因植物是含有抗生素药类抗体的烟草。图为红花烟草(Nicotiana tabacum)。图片:Joachim Müllerchen / wikimedia

玉米为什么会被选中呢?是因为外国人根本就不吃这种东西吗?当然不是。举个例子,玉米本身就是美国农业的核心作物,它与大豆、小麦、棉花常年占据美国农作物产量的头四把交椅——2011年,美国玉米产量3.28亿吨,大豆产量9032.82万吨,小麦产量6030.95万吨,棉花产量264.08万吨。而在中国,玉米也与水稻、小麦一起,占据了全部粮食产量的90%以上。

目前除了玉米,关于水稻的转基因研究亦有不少。然而小麦在这方面比较“落后”。为什么?因为它的基因组实在太复杂了。

A. 1960~2014年,中国三大农作物产量走势;B. 1960~2014年,美国、中国、印度三国玉米产量比较。图片:Xiaolin Wu et al. / Frontiers in Plant Science(2015)

A. 1960~2014年,中国三大农作物产量走势;B. 1960~2014年,美国、中国、印度三国玉米产量比较。图片:Xiaolin Wu et al. / Frontiers in Plant Science(2015)

首先要通过“城墙”

实际上,与很多科学技术的发展道路一样,转基因也是先有技术,后有应用和商业开发。

孟德尔告诉我们,生物的性状是由遗传物质控制的;沃森和克里克告诉我们,性状的秘密就隐藏在双螺旋之中,并且这些信息在很大程度上是四种碱基(A、T、C、G)排列组合的结果。但要真正实现转基因,其实并不容易。

转基因过程可以归结成三个步骤:第一步,把想要的目的基因(抗病、抗虫或者抗除草剂)和基因的“开关”塞进植物细胞;第二步,筛选出那些成功获得外来基因的植物细胞;第三步,把获得外来基因的植物细胞培养成一棵完整的植物。

要想实现第一步就需要一个高效的基因运载工具,因为所有生物的细胞都有一层起到“城墙”作用的细胞膜,它的完整性对于细胞的正常生命活性至关重要。要想在不破坏细胞的情况下“合理合法”地通过这个城墙,就需要特殊的运载工具。

还记得细胞膜上这些成分的主要作用么?图片:ncnr.nist.gov;汉化:物种日历

还记得细胞膜上这些成分的主要作用么?图片:ncnr.nist.gov;汉化:物种日历

1981年,转基因技术终于有了突破。科学家发现,一种叫根癌农杆菌的细菌可以作为通过细胞膜的“交通车”,把目的基因送进植物细胞。今天我们知道,转基因的过程依赖于这种细菌中的质粒(也叫闭合环状DNA),它才是真正能把目的基因投递到终点的“运载工具”(从此,质粒也成为很多生物狗的噩梦)。

找出那些转基因的细胞

光有基因片段可不够。生物体内的基因表现出自己的功能,其实有着严格的时间和空间顺序,比如头皮上不会长指甲出来,幼年的时候生殖系统不发育等等,这些都与作为基因开关的“启动子”和“终止子”有关。虽然植物基因的启动子非常难于琢磨,但是科学家意外地发现,来自细菌的启动子DNA片段可以很好地“打开”植物体内的基因。

这一组“开关”的原理简单讲就是:乳糖影响了终止子的功能,当两者未结合时,“开关”闭合,基因不表达;当两者结合时,启动子与相关的酶才能正常工作,“开关”被打开,基因得以表达。图片:T. A. RAJU / wikimedia

这一组“开关”的原理简单讲就是:乳糖影响了终止子的功能,当两者未结合时,“开关”闭合,基因不表达;当两者结合时,启动子与相关的酶才能正常工作,“开关”被打开,基因得以表达。图片:T. A. RAJU / wikimedia

现在我们能把基因送进细胞了,但并非每一个细胞都可以接受到新的DNA片段,如何排除那些没有成功的细胞的干扰成了一个难点。这里出现了一个天才的想法,那就是用一个基因来筛选细胞。

自然界有很多耐药细菌,这些耐药性也是由基因产生的。所以,科学家们在插入植物细胞的基因上加上了一段抗卡那霉素的基因片段。只要基因插入成功,那么这些全新的“混合体”细胞就一定能抵抗住卡那霉素的侵袭,反之则会被卡那霉素杀死,这样就能筛选出那些成功转化的细胞。

最后一步是把转化好的细胞重新变成完整的植物。1981年时,植物的组织培养技术已经非常成熟了,人们可以利用有限的细胞分裂出需要的细胞团块,并且再诱导它们长成我们需要的植物体。

获得转基因植株的主要步骤。图片:S.Jhansi Rani,et al. / Journal of Pharmacy Research(2013);汉化:物种日历

获得转基因植株的主要步骤。图片:S.Jhansi Rani,et al. / Journal of Pharmacy Research(2013);汉化:物种日历

转基因技术的目标有了,工具也有了,但是运送一个什么样的基因进入玉米,又成了一个大问题。

选什么基因好呢?

对于转基因玉米,不得不提的就是孟山都开发抗草甘膦(农达)玉米。

草甘膦的推出远早于抗除草剂玉米的出现。值得一提的是,草甘膦作为一种广谱除草剂,一度是孟山都的“拳头”产品,也是投入大量人力和物力去推广的产品。这种除草剂的强大之处在于,不管是单子叶植物(如玉米、小麦)还是双子叶植物(如大豆、西瓜)它都可以通杀。那问题来了,如何在有效杀死杂草的同时,又能让农作物健康成长呢?能不能让农作物产生对抗草甘膦的特性呢?

“长臂”正在喷洒“农达”。图片:USFWS Mountain-Prairie

“长臂”正在喷洒“农达”。图片:USFWS Mountain-Prairie

研究发现,在草甘膦的作用下,植物体内的EPSPS合酶(5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶)活性会下降,这将导致植物过量积累莽草酸,莽草酸最终把植物给毒死了。

如果基于传统想法,那我们就应该从千千万万的玉米幼苗中筛选出那些能抵抗草甘膦的个体加以培育。但是这无异于摸彩票,中奖的几率实在太低了。这一次,科学家们改变了思路。他们尝试通过给玉米细胞导入新的基因来改变这些酶的状态,使之不再结合草甘磷,从而让玉米细胞避开草甘膦的侵扰,真正实现定向杀灭杂草的目标。于是,抗草甘膦的基因被送进了玉米细胞中,形成了我们今天看到的大量抗草甘膦的转基因玉米。

从技术到应用

有意思的是,虽然孟山都的设想和实验都走在前面,但第一个真正实现这个目标的却是欧洲的实验室。

故事到这里并没有结束。实际上,一个作物品种,单单有一个优秀的基因是远远不够的。所以不管孟山都情愿不情愿,只有当老牌的育种企业、先锋种业进入转基因种子市场之后,才有了真正市场化的产品。

注有转基因标识(genetically modified organism,GMO)的抗除草剂玉米。图片:beyondpesticides.org

注有转基因标识(genetically modified organism,GMO)的抗除草剂玉米。图片:beyondpesticides.org

读到这儿你就应该知道,转基因作物并不是一种心血来潮的产物,也不是任何一位科学家的疯狂想法,这一切都是科技发展到一定阶段的必然产物。如何正确认识这项技术,更好地规避其中的风险,发挥技术的最大效能,才是我们应该深入思考的问题。如果大家想了解更多关于转基因作物的内容,可以去翻阅《收获之神》这本书,它记述了转基因作物的早期发展历史以及其中的恩恩怨怨。真相有时候比故事更有戏剧性,也更为精彩。

洞察火星——为了同源殊途的历史

本文来自果壳网,地址在这里,未经许可不得进行商业转载

北京时间11月27日凌晨,洞察号探测器就要在我们的红色邻星表面着陆了。

它是人类向火星发射的第8个火星探测器,作用和前辈们大不一样。它不像凤凰号那样专注于“听风舞尘”(测听大气流动、分析火星土壤成分),也不像好奇号那样天天优哉游哉(其实并不)给地球发到此一游的照片。它的主要作用,是弄清楚火星内部的物理性质——如它的岩石圈粘度、密度、热导率等。

火星地表的“世界地图”。图中白点代表目前已经登陆火星的探测器的着陆点。INSIGHT是洞察号的预计着陆地。图片来源:维基百科

火星地表的“世界地图”。图中白点代表目前已经登陆火星的探测器的着陆点。INSIGHT是洞察号的预计着陆地。图片来源:维基百科

斥资数亿美元,把一个能装进飞机肚子里的小不点送到亿万公里开外的火星,难道就是去测几个物理参数么?

(是的。智慧文明就是这么浪,这是咱的特权。)

俗话说得好:“识人识面不识心”。人们对火星并不陌生:这颗红色的光斑早在几千年前就映在了老祖宗的眸子里,早在几百年前就在伽利略的镜筒里扩展成了一个两极清晰可辨的球体——然而,就算在好奇号已然给人们传回了大量火星表面照片的当下,人类也依然回答不了这么一个很基本的问题:火星内部到底是什么样子?

而这,就是洞察号的使命。

上天容易入地难

入天外的地,难上加难。

地球咱们都熟悉。这颗蔚蓝色的行星,其实有着一个“鸡蛋状”的构造。一如鸡蛋分为了蛋壳、蛋白和蛋黄,咱们的地球,也分为地核、地幔、地壳3个圈层。

这样的知识就像常识一般印在人们的印象中,就仿佛人人都能看到地核、地幔和地壳一样。但仔细一想,其实根本不对劲。人类迄今为止往地下打的最深的钻探,也不过仅仅钻了12公里深。12公里是个什么概念呢?大概相当于北京西三环到东三环的距离。相比之下,地球大陆地壳的常规厚度是30-50公里,而地球的直径则是12 567公里。

连地壳一半儿都没有钻穿,你还指望看到地球内部的世界?显然不可能嘛。那人们是怎样知道地球内部的圈层结构呢?

靠地震波。

地震波是一双“顺风耳”,可以看到肉眼看不到的世界。就像声波是空气的振动一样,地震波便是大地的振动,它们都属于机械波。机械波在不同介质中的传递速度不一样,遇到介质交界面时,则会发生折射和反射,和光的功能非常类似。我们双眼之所以能够看到不发光的物体,便是因为射向物体的光线经过反射之后进入了眼睛,从而勾勒出物体的轮廓。既然机械波在地下也可以反射,倘若我们拥有一双能够“看到”(其实比喻成“听到”更合适)机械波的“眼睛”(耳朵),岂不是就能知晓地下的轮廓和结构,知晓纷繁多彩的地下世界了?

是的。所以人类派出了洞察号,让它贴着火星地面去“听一听”那颗红色星球上的地震。

洞察号到火星,将探测火星地表之下的内部构造。图片来源:维基百科

洞察号到火星,将探测火星地表之下的内部构造。图片来源:维基百科

但另一个问题是:火星已经几乎没有内部地质活动了,哪里来的地震波可以收听呢?

首先,“火星内部没有地质活动”本身就是一个没经过证实的推测,而不是科学事实。洞察号的前任们,从来没有就相关问题开展过研究。洞察号这次去火星的目的之一,本身也是为了弄明白到底火星上会不会出现一些天然内部地震。

其次,就算没有火星内部活动,地壳的震动也是可以通过外界因素诱发的。在地球上,人们部署地震勘探工程时,便通过人工震源来释放机械波。火星上显然没有人工震源,但有一些“热心分子”会积极地前来帮忙——它们便是小行星。由于没有大气层的保护,每年都会有一些小行星能够成功撞上火星地表,然后激发地壳,发生振动。对于洞察号来说,每一次小行星撞上火星,就是一次难得的“收听机会”。

另外,洞察号还携带了一个热传导测量仪,能够搞清楚火星地核中的热量到底要经过多久才能传到地表。于是,洞察号一方面通过接收地震波在火星内部不同结构之间反射,勾勒出火星的圈层结构;一方面,通过计算热导率来估算深部物质的组分。两者一结合,火星的内部,基本上就对人类“开放全息”了。

洞察远方,实乃洞察历史

了解火星内部的圈层属性,并不是人类的终极目的。根本的目的,是想让火星讲讲它亿万年来的演化回忆录。而这份回忆录,或许写满了早年火星与地球一同共享、却已经被地球忘却了的故事。

太阳系有8颗行星。这8位太阳神的巨子,有着不同的身份特征。靠内的这4位,即水星、金星、地球和火星,是由岩石构成的。而靠外的4位,即木星、土星、天王星和海王星,则主要由气体和冰构成。8颗行星都是在45亿年前的太初时代,由无数尘埃围绕着太阳逐渐吸积变大而形成。有这么一个常识,就是离太阳越远越冷(废话),所以靠近太阳的部分只有岩屑才能幸存下来,冰尘只能集中在远离太阳的外侧地带。这就导致靠内的4颗行星最终形成了岩石质地的躯干,而外部的巨行星则是冰核和云气的聚合物。

地球和火星,这紧密相邻的两兄弟,都是岩质行星,共享着相同的起源和相同的原始组分特征。但后续的情况用不着解释也知道:一个生机勃勃、演化出了智慧生命;另一个荒芜冰冷,几乎毫无生气。

或许我们会说,这是“宜居带”使然。的确,在太阳的温度梯度下,地球确实落在能够让水维持液态的距离内。但根本的问题是,如果一颗星球连液体都“抓不住”、如果一个星球表面压根就储存不了热量,纵然你落在宜居带内又有什么用呢?围着咱们转的月亮也在宜居带内,可液态水能在月亮上保存吗?并不能呀。

事实上,是这么一个根本原因,决定着行星最终的分化方向。它并不是什么高深的物理变量,而是任何人都再熟悉不过的,我们对万事万物的最直观印象——

个头儿。

行星的个头,决定了它们最终分化的方向。图为地球和火星的大小对比。图片来源:维基百科

行星的个头,决定了它们最终分化的方向。图为地球和火星的大小对比。图片来源:维基百科

行星的大小,几乎决定着它们“生命”中的一切!个头大,表明最初吸积时能储集更多的内能;个头大,表明内部放射性物质的绝对含量会更多;个头大,表明裹在地核外头的“隔热层”非常厚,不容易放凉;个头大,表明着引力大,能够聚集更多地表物质,比如水圈和大气圈等…… 一言以蔽之,大个子的行星更热、更持久、引力更强。

这就带来了很多好处:热量更持久,可以让内部维持超长时间“待机”,也就是长时间维持内动力地质作用,然后驱动岩石圈分裂为板块,诱发构造活动,不断更新地表环境。引力更大呢,可以让地表维持稳定的大气层,从而为地表多变的气候提供基础条件。当地下和地表都具备了长时间活跃条件时,还要看第3个影响因素:只有个头足够大的岩质行星才能持续维持一个熔融态的外地核,从而形成一个包裹全球的磁场,保护着地表的水圈和大气层不剧烈的太阳风给刮走。

事实很明白:所有这些优势,都是属于咱地球的。可对于想追溯历史的人来说,活跃就是一个很麻烦的事情了。活跃不息的地质运动支撑着生物圈38亿年来的活跃;但地质运动——加上生物圈本身,都是爱折腾的主儿。今天沧海、明天桑田,40多亿年来回变幻翻动,早把太初时代那些珍贵地质史料摧残得面目全非。

小不点火星呢,早在30多亿年前就已经冷却了。人类需要的恰恰是这份早年的冷却。它凝固的地核,是历史;它死气沉沉的岩石圈,是历史;它僵硬不动的地层,是历史;它干涸的湖盆、它永眠的火山,还是历史。

人类不是没有想过,亿万年前的火星上,同样有着持恒不挠的造山与填壑。所谓的板块运动,是地球自家维持生命的无二珍宝。

——但前提是,你要确认它的岩石圈内部有遭受应力而褶皱的痕迹。

人类不是没有想过,亿万年前的火星上,同样有着温暖的季节与汹涌的大洋。所谓外动力地质作用,是今日地球自家表层活跃不羁的现实。

——但关键是,你要确认它的岩石圈浅部也有相应的沉积盖层。

人类也不是没有想过,亿万年前的火星上,曾经萌生了最原初的生机。那第一抹曙光是否依旧存在,它沉睡在何处?人们期望过,猜测过,也一次次的试探过。

——但问题是,我们终归没在火星找到确凿的能支撑早期生物存活的环境遗迹。

所以,问题太多,而真正看到的、证实到的,又太少。既然知道真相就埋在那里,现在条件成熟了,何不过去看一看,瞄一瞄呢?一来二往,这眼界便有了突破。在这个节点上,名为洞察号的探测器飞了过去,并在火星上着陆,或许便是我们的历史起源真正揭晓之时。(编辑:Steed)

《风味人间》背后:灰碱棕为什么是金黄色?

在《风味人间》的第二集《落地生根》中,拍摄了“灰碱粽”。片中的农民把砍来的树枝烧成灰,用水溶解,反复过滤得到“灰碱水”。用灰碱水把糯米浸泡过夜,在包粽子,就得到了灰碱粽。

灰碱粽(《风味人间》截图)

灰碱粽(《风味人间》截图)

片子中对灰碱粽的描述是“谷壳般金黄的色泽”。

碱粽(《风味人间》截图)

碱粽(《风味人间》截图)

我们知道糯米是白色的。如果不加调料,也不加其他有色的食材,那么“清水白粽子”是白色的。

水白粽子(图片来自于网络)

水白粽子(图片来自于网络)

灰碱粽也没有加调料和有色食材,只是用灰碱水浸泡了糯米,为什么就变成了金黄色呢?

树枝中主要有木质素等有机物,经过燃烧变成二氧化套和水跑掉了,最后剩下无机物成为“灰烬”。这些灰烬中含有大量的碳酸钾,化学性质跟作为纯碱的碳酸钠很接近。碳酸钾很容易溶于水中,加水过滤之后,收集起来的“灰碱水”主要就是碳酸钾的水溶液。碳酸钾是强碱弱酸盐,水溶液是碱性的,不懂化学的古人称之为“灰碱水”,也还是名副其实的。

制作灰碱水的过程,就是“从天然产物中提取食用碱”的原生态化工生产过程。在世界各地,古人们也都找到了类似的做法,用这样的碱水来制作食物,以及用于其他需要碱性的用途。

糯米的主要成分是淀粉,接近80%,基本上都是支链淀粉。支链淀粉的分子很大,主干上有分支,分支上有分叉,分叉上再分小叉……在加热的时候,支链淀粉比直链淀粉更容易吸水膨胀,然后互相牵扯,形成“胶状”。除了淀粉,糯米中还有7%左右的蛋白质。在高温下,蛋白质变性伸展,也会互相交联形成网络。支链淀粉和蛋白质的伸展和交联,是糯米吸水粘黏的分子基础。分子伸展得越好,互相之间的牵扯就越充分,形成的“食物胶”就越均匀。在碱性环境中,淀粉和蛋白质都更容易舒展开来,交联融合得更为充分,形成的“食物胶”粘弹性更好——在日常用语中,大家把这种粘弹性叫做“Q弹”。

糯米中含有一些黄酮类的物质。在酸性和中性条件下,黄酮类的物质是无色的,所以我们看看到的糯米的白色。在碱性条件下,它们就会呈现出黄色,从而掩盖了粽子的白色。这跟碱面和超薄的馄饨皮总是黄色,是同样的原理。

除了灰碱水,其他的碱性物质也能让粽子有更好的口感和呈现金黄的颜色。比如有一些地方,还保留着“硼砂粽子”的传统做法。硼砂除了起到灰碱水同样的作用,还有很好的防腐效果,在过去很受欢迎。但是,硼砂的有毒剂量比较小,在现代的食品监管中已经被禁止用于食品了。如果碰到电商、微商或者街头小贩推销这种“原生态”“古法”的“硼砂粽子”,不仅不要买,还应该进行举报。

本文来自云无心的微信个人公众号,系今日头条签约稿件,媒体转载须经授权

不该被编辑的婴儿,该被编辑的我们的心

深圳贺建奎团队实现了世界首例人类基因编辑婴儿,以抗艾滋病为目标,突变了CCR5基因。一石激起千层浪,生物学家们几乎同时发出了一致的声音,谴责这一研究工作。事件发生后,关于它的伦理学和法律法规讨论已经很多了,叶盛博士将从科学角度,聊一聊这些技术名词背后的含义。如果你想了解到底什么是基因编辑婴儿,又为什么要选择CCR5这个基因等等相关的科学问题,那么这篇文章中肯定有你要的答案。

刚刚过去的这个周末,我在深圳参加了“2018中国科幻大会”,并且意外地拿到了2018“银河奖”的最佳中篇科幻小说奖。这件事情本身就很科幻,因为《画骨》是我在2016年写作的,时隔两年多之后获奖,很有一种穿越感。然而我没有料到,更有科幻感的事情还在后头。就在这次行程结束时,深圳出现了世界首例抗艾滋病的基因编辑人类婴儿。

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曾经,很多科幻作家都在写作这种题材时感到头痛:故事中的主角面对基因编辑或其他生物科技所产生的人类研究对象时,究竟该持何样心态,作何抉择,如何行动呢?而今,科幻照进了现实,这些本该只会让科幻作家们去头痛的问题,却拷问着我们每一个人。

究竟胚胎基因编辑是什么?此次事件中两个女孩被编辑的是哪个基因?她们真的就能抵抗艾滋病吗?为什么清一色支持转基因的生物学家们此次会清一色地反对胚胎基因编辑婴儿实验?其中的科学风险是什么?针对大家关心的这些问题,我将在本文中尽力给出答案。

贺建奎。图片来源:美联社

贺建奎。图片来源:美联社

在细胞核里动“手术”

自从生物学家发现相当一部分疾病源于基因问题时,他们便梦想着能够有一种技术可以对基因进行编辑。道理不言自明:要是有问题的基因能够被修复,那么病不就没了吗?然而,生命体的事情自然不会这么简单。

基因是什么?抛开那些繁杂的定义,简单来说,基因就是DNA所承载的一段遗传信息。第一,它是信息;第二,它可以被遗传给后代(但并非一定会被遗传)。

DNA又是什么呢?抛开各种化学的问题不谈,它就是一个字符串,只不过里面只有四种字母:A、C、G、T。所以,基因就是由ACGT这四种字母所写就的遗传信息字符串。

一个DNA字符串与翻译出来的蛋白质肽链

一个DNA字符串与翻译出来的蛋白质肽链

那么基因编辑是什么呢?答案已经不言自明了,就是对DNA字符串进行编辑修改,增增补补或删删改改,从而改变基因的遗传信息。

其实,如果只谈对于DNA分子的人为操纵的话,生物学家们早就轻车熟路了。我们有PCR方法可以把目标DNA大量复制扩增;我们有内切酶可以把DNA字符串上特定的位置剪断;我们有连接酶可以把断开的DNA连接起来;我们甚至可以直接用化学方法合成出一条我们自己随便写出来的DNA字符串。但是,所有上述这些人为操纵都是发生在PCR仪里的,发生在试管里的,发生在水浴箱里的,总而言之,是发生在离开细胞的体外环境中的。

我们可以想象,如果要在复杂的细胞内部,对细胞核里高度折叠的DNA进行任何操作,都必然是极其困难的。而这才是真正的基因编辑所要做的事情。所以,我们对于基因编辑的说明还要加上一个限定条件,即在细胞内完成对于细胞自身基因的编辑工作。这种在微观世界中的“超微手术”要如何实现呢?

细菌不发威,你当我是“病菌”

免疫系统这个词大家多多少少都听说过,也一定知道它是我们身体中一套涉及很多细胞和组织器官的复杂体系。如果说细菌也有免疫系统,你会不会觉得很诡异呢?甚至会觉得有点“贼喊抓贼”呢?但是,细菌的确也有敌人,所以也需要克制敌人的办法。而当前应用最广泛的基因编辑技术,就是从细菌这套克敌制胜的系统中来的。

威胁细菌生存的是一种病毒,称为噬菌体。实验室里大量培养细菌时,天不怕,地不怕,就怕噬菌体。一旦噬菌体严重泛滥,整个实验室说不定都得关张,用化学药剂全面熏蒸消毒,才能清除噬菌体的危害。

噬菌体。图片来自Wikipedia

噬菌体。图片来自Wikipedia

当噬菌体侵染细菌时,这些如同外星飞船一样的病毒会伸出几个“脚”抓在细菌表面上,然后用一个螺旋尾部刺穿细菌表面,再将病毒自己的DNA释放到细菌的细胞内部。由于细菌没有细胞核,所以这些进来的病毒DNA就会被当成细菌自己的遗传信息,用以生产蛋白质,合成出新的噬菌体来。

为了对付侵害自己的病毒,细菌也进化出了一套本领。首先,它们的基因组中包含一些称为CRISPR的DNA序列,记录了之前侵染过它们的病毒的DNA片断,就像是警察电脑中的罪犯指纹库。然后,细菌的细胞内还有一种叫做Cas9的酶,能够依照CRISPR提供的序列去识别外来的DNA,一旦发现能够匹配的片段,就相当于警察在城市里发现了与罪犯指纹匹配的家伙。于是Cas9就会毫不客气地将这些外来的病毒DNA切碎,从而阻止了依照这些DNA来生产病毒蛋白。

生物学家们就利用这套CRISPR/Cas9的系统,让进入动物细胞的Cas9通过序列匹配找到目标DNA,一“刀”下去,将其切断,从而起到了破坏特定基因的目的。当然了,实际应用中还有很多技术细节问题,包括如何利用这套系统来实现外来基因的整合等等。

CRISPR/Cas9的基因编辑原理

CRISPR/Cas9的基因编辑原理

开启一片新天地

虽然在CRISPR/Cas9之前也出现过一些其他的基因编辑技术,但都没有CRISPR/Cas9这样简单易行,周期短,效率高。因此,生物学家们可以很方便地应用CRISPR/Cas9技术来完成很多以前难于完成的实验。

比如说,如果生物学家们想要研究某个基因的功能,一个重要的实验就是看看当细胞中没有这个基因时会发生什么事情。虽然有一些不必编辑基因组的方法,就能让一个基因沉默,但往往沉默的效果并不好,而最彻底,最可靠,最直接的方法,还是把那个基因破坏掉。而这正是CRISPR/Cas9所擅长的事情。

有的时候,一个基因的作用并不能在细胞层面得到充分的展示。也就是说,只把体外培养的细胞中的基因破坏掉还不够,生物学家们希望看到没有这个基因的线虫、果蝇、小鼠、大鼠是怎么样的。这时,问题就来了:我们怎么能把一只小鼠全身所有细胞的基因组全都编辑一遍呢?

当然不能。所以一般采取的方法是,采集小鼠的受精卵,在胚胎尚且是一个细胞的阶段对其进行CRISPR/Cas9的基因编辑操作,那么编辑后的受精卵再复制扩增出来的其他细胞也就都带上一样的编辑过的基因了。

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实际上,利用CRISPR/Cas9进行细胞层面或实验动物层面的基因编辑,目前已经是比较成熟的技术了,在大多数细胞生物学或发育生物学实验室中就能完成,市面上还有很多生物技术公司能够为研究者提供这样的基因编辑细胞或基因编辑动物的制备服务。

可以说,CRISPR/Cas9技术在基因编辑领域的广泛应用,为生物学家们打开了一片新天地,大大加快了对于基因功能的研究工作。

短一截的感受器

毫无疑问,在CRISPR/Cas9技术已经广泛应用的这个时代,将其应用于人类胚胎的基因编辑并不存在显著的技术障碍。也就是说,深圳贺建奎团队所做的事情,在学术上并非是什么新技术的突破。

既然不是技术突破,会不会是某种思路上的突破呢?很不幸,答案同样是否定的。此次被贺建奎团队选中突变的基因是CCR5,而其目的是为了让突变后的婴儿天生具备抵抗艾滋病毒的能力。但是,这一思路并不新鲜。

在世纪之初,研究者们发现有一些人感染艾滋病毒之后,无须治疗,病情也不会迅速发展,始终处在一种受控的状态下。这类病人于是被称为“精英控制者”。精英控制者能够控制艾滋病毒的原因比较复杂,其中之一就是CCR5这个基因当中发生了32位(可以理解为32个字母)的缺失,称为CCR5Δ32。

要知道,基因的功能都是由其所编码的蛋白质来执行实现的。别说缺失32位了,就算少了1位,基因编码的信息也乱套了,照着生产出来的蛋白质也就错了。CCR5Δ32会导致生产出来的CCR5蛋白短了一大截,成为一个残次品。

免疫细胞表面的CCR5蛋白本来是一个接收体内趋化因子信号的接收器。但是在艾滋病毒侵染免疫细胞的过程中,细胞表面的CCR5蛋白被病毒当成了一个识别标记,参与了病毒的识别与对接,协助介导了艾滋病毒进入细胞的过程。免疫细胞表面主要的艾滋病毒受体是CD4蛋白,而CCR5蛋白被称为共受体。

CCR5协助艾滋病毒进入免疫细胞

CCR5协助艾滋病毒进入免疫细胞

如果一个人的两份基因拷贝中都是CCR5Δ32,那么他的免疫细胞表面就没有完整的CCR5蛋白可用,也就难于被艾滋病毒感染。这样的人在欧洲占据了人群的1%。如果一个人的两份基因拷贝中有一份是正常的CCR5,一份是CCR5Δ32,那么他能生产出正常的CCR5蛋白,但是要比正常人的量少,于是变得不太易于被艾滋病毒感染,感染后的发病过程也要相对缓慢一些。这样的人在欧洲占据了人群的10%,在北欧人群中更是高达16%。

不过有必要说明的是,这个基因突变并不是针对艾滋病而出现的,实际上已经有上千年的历史了,而艾滋病毒感染人类不过是几十年的时间而已。显然,这个突变很可能还有其他的进化优势。但是由于CCR5的正常功能遭到了破坏,所以这个突变也明显有着影响免疫力的劣势。那么它的存在,就是优势与劣势权衡的结果,特别是在某种特定环境下权衡的结果。

考虑到CCR5Δ32对于艾滋病毒的显著抗侵染能力,曾经就有生物学家提出可以通过基因编辑破坏CCR5基因,来实现对艾滋病毒的抵抗。不过,他们并没有去开展这样的实验,直到深圳贺建奎团队冒了天下之大不韪。

柏林病人

虽然在贺建奎团队之前没有别的科学家尝试过做CCR5Δ32突变的人类胚胎编辑,但的确有科学家想出了一些“曲线救国”的方式。比如说,要是一个艾滋病人同时患有白血病,那么给他做骨髓移植的时候,找一位双CCR5Δ32的骨髓捐献者,就能为病人引入不带完整CCR5蛋白的免疫细胞。这样一来,能否治愈他的艾滋病呢?

科学家们的确找到了一位这样的病人,而且也愿意参与这项实验,他的名字叫提莫西·布朗(Timothy Brown)。2007年2月,布朗在德国柏林接受了双CCR5Δ32的骨髓移植,并同时停止了其他的抗病毒治疗。三个月后,他体内的艾滋病毒水平骤降,已经无法检测到了,并在后来一直维持在这一状态下。由此,布朗被广泛称为“柏林病人”。

“柏林病人”提莫西·布朗。图片来源:washingtonblade.com 摄影:Michael Key

“柏林病人”提莫西·布朗。图片来源:washingtonblade.com 摄影:Michael Key

为什么我们不能在所有艾滋病人身上复制柏林病人的奇迹呢?一方面,骨髓移植需要找到血型等诸多方面都完全匹配的捐献者,这本就是一件困难的事情。很多白血病人都因为找不到合适的配型,因此无法进行骨髓移植。如果再加上双CCR5Δ32这个条件,那就更难找寻了。

另一方面,CCR5并不是唯一的艾滋病毒共受体。在中国较为常见的艾滋病毒亚型,主要依靠的共受体是一种称为CXCR4的蛋白。也就是说,单纯去掉CCR5蛋白,似乎并不能抑制依赖CXCR4的艾滋病毒入侵免疫细胞。此次就有人在网上指出,贺建奎团队对于CCR5基因的破坏,并不能有效抑制中国常见的依赖CXCR4蛋白为共受体的艾滋病毒。

不过,在柏林病人身上有一个无法解释的现象。布朗在移植手术之前,体内也有少量依赖CXCR4为共受体的病毒。但是,在移植手术之后,他的免疫细胞表面不但没有完整的CCR5了,也没有CXCR4了,结果导致这些依赖CXCR4的艾滋病毒也消失不见了。

无论如何,柏林病人证明了一件事情:去除CCR5蛋白很有可能是一个有效的防治艾滋病毒侵染的手段——只不过“去除CCR5蛋白”并不是一件容易实现的事情,因为相应的基因编辑无法在所有造血细胞上开展。

脱靶的剪刀

行文至此,深圳贺建奎团队所做的实验就很清楚了。他们通过CRISPR/Cas9技术对胚胎(很可能是受精卵)进行了基因编辑,试图破坏所有两个拷贝的CCR5基因,使其均不能生产出完整的CCR5蛋白,从而实现天生抗艾滋病的目的。然而实际上,两个出生的婴儿中,只有一人是两个CCR5基因拷贝均突变成功,另一人则只突变成功了一个拷贝,另一个仍维持完整CCR5的天然状态。

图片来自pixabay

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然而,这种50%的达成率还只是基因编辑中不太严重的问题,更加严重的问题在于:CRISPR/Cas9技术有较高的脱靶率。

Cas9这个酶用CRISPR提供的模版去与目标DNA进行匹配时,这种匹配并非是严丝合缝的。也就是说,Cas9这位“指纹比对员”有点粗心大意,有时候没有完全对上号,也照样挥刀就切。这种情况发生在细菌抵抗外来病毒DNA时到是无所谓,但是如果用在人类细胞的基因编辑上,可就是“谬以千里”了。这就是所谓的基因编辑“脱靶”现象。

军训打靶的时候,脱靶大不了得个零环,搞不好还能帮别人多加几环。但是基因编辑的脱靶却可能是灾难性的。要是有一把分子小剪刀在你的基因组里随便乱切,这场景想想都可怕。如果它恰好切在了关键性的其他基因上,就会导致细胞的死亡;如果切在了一个暂时不发挥作用的基因上,就等于是在细胞里埋下了一颗定时炸弹。正是由于脱靶现象的存在,用CRISPR/Cas9进行基因编辑时,顺利的话可以一举成功,但不顺利的时候可能需要重复上百次才能有一次成功。

而在人类胚胎基因编辑中,脱靶的结果就更可怕。因为这个脱靶所导致的基因破坏,将在婴儿全身的细胞中都出现,包括生殖细胞。这就意味着,他长大之后所生下的后代,有可能仍带着这个被人为破坏的基因。

不过,这个问题也并非是不可检测的。只要对编辑后的胚胎或婴儿进行全基因组测序,应该就可以发现是否有严重的脱靶现象了。

无法验证的实验

姑且不论CCR5的选择是否适应我国更常见的艾滋病毒毒株,也暂且认为两个婴儿都经过了全基因组测序,确定没有脱靶现象,但贺建奎团队的这次尝试仍是一个糟糕的实验设计,因为它的结果无法验证。

生物学的最大问题在于,生命体太过复杂了,有很多不确定的影响因素。因此,对于一项生物学实验来说,必须直接验证其结果才能得出结论。CCR5基因的破坏,无疑是为了达到抵抗艾滋病毒感染的目的。这个目的并不能通过对CCR5基因测序或检验CCR5蛋白的表达情况来验证,而只能通过病毒侵染实验来验证。

但是很显然,在人身上做艾滋病毒侵染实验已经不是伦理的问题了,而是一种不人道的行为,是不可能去做的。因此,深圳贺建奎团队所做的实验,其预期结果是无法加以验证的。一个无法验证其结果的实验,又为什么要去做呢?着实匪夷所思。因此已经有人在怀疑,如此不合情理的实验设计,很可能是为了产生双CCR5Δ32的后代,再利用其作为柏林病人的骨髓供体,用于治疗父辈的艾滋病。我真心希望这只是无端猜疑而已。

如果说CCR5基因的破坏只是一个失败的实验,受影响的只是两条幼小的生命,这根本就低估了贺建奎团队的实验有可能带来的可怕未来。这个可怕未来不在于疾病的治疗或预防,也不在于脱靶可能带来的危险,而是在于人类的“改良”。

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潘多拉的大哥大

我小的时候,只有极少数人能用得起昂贵的手机。当时的手机又大又沉,落得一个诨名——大哥大。然而随着技术的进步,资本的涌入,手机不断演进,成本也不断下降。到了今天,收入有限的人花一千来块也能买到功能一样不少的智能手机。

在我看来,深圳贺建奎团队的人类胚胎基因编辑实验,就如同是潘多拉的大哥大。

就当下来讲,这种技术只是被用于疾病的治疗与预防。但是我们可以想见,如果这种技术被合法化,成为一种民众可以获取的高科技,那么它必将被用于基因的改良。

今天,当父母手中掌握着更多的金钱资源时,往往就会对孩子的教育进行不遗余力的投入,目的就是为了让孩子“赢在起跑线上”。那么当有一种技术提供了基因改良的可能性时,难道他们不会愿意花大把的金钱来让自己尚未出生的孩子拥有更高、更强、更美的身体与更聪慧的头脑吗?这才是真真正正地“赢在起跑线上”。

于是,这种只有极少数人用得起的“大哥大”必然带来丰厚的利润,而利润必然吸引更多的资本进入这个领域。随着资本的到来和人才的汇聚,技术的成本必然会下降,直到普通人家都可以对尚未出生的孩子进行基因层面的“优生优育”。

电影《千钧一发》中,拥有“优秀”基因的杰罗姆。

电影《千钧一发》中,拥有“优秀”基因的杰罗姆。

这一切听起来似乎是个很美好的前景啊!为什么要冠上“潘多拉”之名呢?因为这里的“优秀”基因只是建立在我们当前的认知之上的。但我们现在对于基因的认识仍非常有限,在不久的将来也不会好到哪里去。也就是说,我们现在认为的“好”未必是“好”,而“坏”也未必是“坏”。

有很多人说:既然人类迟早会走到基因编辑这一步,那么现在出现这个技术与将来出现这个技术又有什么差别呢?让我们先不回答这个问题,而是去想象另外一个问题:如果说一个男孩长大了迟早是会拿刀的,那么现在给他一把刀和将来再给他一把刀有什么差别呢?显然,差别是存在的:将来的他拿到刀,会善加利用,并且会懂得保护自己(如果他成为一个有责任心的成熟的男人);而现在的他拿到刀,只会玩得很开心,不小心就会伤到别人,甚至是伤到他自己。

对于基因编辑这把刀来说,现在的人类就是个孩子。因为我们对于基因的功能所了解的还太少,太有限,贸然除去我们认为的“坏”,改成我们认为的“好”,并不一定会带来我们想要的结果。就比如说导致镰刀型细胞贫血症的血红蛋白基因突变,直接来看会导致病人身体虚弱,无法承受稍大的身体负担。但是后来科学家们发现,这个突变会让携带者对于疟疾有更强的抵抗能力。而镰刀型细胞贫血症高发的热带地区,恰恰也是疟疾肆虐的地区。如果我们早早就拥有了基因编辑的技术,贸然把镰刀型细胞贫血症的血红蛋白基因突变都修正过来,是否就是功德一件呢?

退一步进,就算我们所有的基因编辑都是真的“好”,大家都对自己孩子的基因做出一样的“好”的改造,那么结果将是人类这个物种基因多样性的严重丧失。未来某一天,当有一种新的突发传染病出现时,当有某种极端环境来临时,基因整齐划一的人类很可能就失去了战而胜之的可能性。因此,任何人为进行基因层面上的筛选或编辑的行为,都是很危险的尝试,可能把人类这个物种带入万劫不复的深渊。

该被编辑的我们的心

关于人类基因编辑婴儿的科学问题,我零零散散地聊了一些背景,都是极为粗浅的。如果大家有兴趣了解更多,不妨自己查查资料,或者去看一些相关的深度科普,也欢迎跟我做进一步的交流。

至于这次事件背后的伦理学问题和法律问题,已经有太多的报道和讨论了,专业机构也已经介入了,我就不必再多说了。但是,我的结论仍是很明确的:这样一个技术上没有障碍,思路上毫无新意,实验设计存在根本性问题,又有潜在危险性的科研项目,根本就不该开始,更何况它还有着严重的伦理学问题。

然而此刻,作为两个女儿的父亲,我更多想到的却是那两个尚在襁褓中的女婴,以及她们未来的人生道路。

我想呼吁:请所有媒体朋友们和与此事无直接关联的科学家们,都不要试图去寻找这个实验对象的家庭,请不要打扰他们注定将要背负苦难的生活,不要把我们自己拉低到与我们所谴责的人一样的水平上。

毫无疑问,政府通过调查能够获知这个家庭的信息,也一定会在未来持续给予适当的监督,防止不可预测的事件出现。但是,这些信息必须被严格保密。这些孩子的生活已经注定要受到影响了,不应该再被我们之中某些人的猎奇心所打扰。

曾经,基因编辑如同是科幻一般,但是今天,基因编辑已经发生在了人类身上,发生在了本不该被编辑的两个婴儿身上。可是我不禁科幻地想:科幻小说中的科学家们不是都要首先在自己身上做实验吗?什么时候科学家们才能对自己的心做一个编辑呢?去掉那些过度贪婪的欲望,去掉那些对于名利的追逐,回归孩子般的好奇心,不忘对生命的敬畏——那才是我们研究生命的初衷吧。

本文经授权转载自作者本人公众号“原质说”。如需转载,请联系原账号。

漫画 | 都买好了是吧,把手伸过来!

封面

标题头

又双叒叕是一年双十一,据说,双十一的玩儿法真是越来越复杂了。神马拉赞集能量、战队大PK ,光听到这些词就让人头大!那不参加这些,安安分分领个优惠券总行了吧,但是,但是,优惠也不是那么好拿的!听说今年的套路,先是定金抵扣,再是前多少件定金翻倍,0点前抢购再送无门槛红包,这一轮下来,要是数学不好,连省个钱都不知道怎么省,只能默默当个双十一编外人员!

不管怎么说,总算是平安度过了双十一,大家想买的都买好了吧!手都还好吗?前年的今天,有一群小伙伴立下了它们的双十一宣言,今年,它们又来了……

都买好了是吧,把手伸过来! (1)

都买好了是吧,把手伸过来! (2)

都买好了是吧,把手伸过来! (3)

为了不再重蹈去年、前年、大前年、

以及大前年的大前年的覆辙,

它们做了一个慎重的决定。

都买好了是吧,把手伸过来! (4)

都买好了是吧,把手伸过来! (5)

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都买好了是吧,把手伸过来! (6)

一只美编:偷偷告诉大家一个秘密,其实我什么也没买……因为懒得看规则,所以连开头规则都是问同事的。赶脚双十一规则很快要进入高考题范围了。自从爱上了断舍离,省掉了好多银子。每次整理旧衣物时一不小心就装满一麻袋,丢弃时总赶脚寄几又给地球造成新的负担。所以,今年真的一不小心做到不买买买。理性购物,不因为打折而囤积。

二维码

美指:牛猫
绘制:赏鉴、周源
排版:胡豆

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动图欣赏:如何打出最多的水漂?

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

一块石头是怎么在水面上打出水漂的?通过实验室里的高速摄影,我们可以观察到这一过程的细节:

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(原视频:Brigham Young University)

如何打出最多的水漂?首先你需要找一块合适的石头,它最好是扁平的、接近圆盘的形状。投掷的技巧非常重要,要保证石头有尽可能高的直线速度,同时还要让它快速地水平旋转,以起到稳定作用。此外,还有一个决定成败的关键因素:石头与水面的夹角。2004年时《自然》上发表过一篇有关打水漂的研究短文,研究者们实验发现,对于水平旋转的圆盘形石头,石头与水面呈20°角是最理想的。从这个角度接触水面的石头(在实验中是用一个旋转的铝制圆盘来模拟)反弹所需的临界速度最小,而且在与水的接触中能量损失也最少。也就是说,在初始投掷速度一定的情况下20°角能产生更多次的反弹,打出数量最多的水漂。

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(原视频:elninotsonat)

目前打水漂的世界纪录保持者是Kurt Steiner,他在2013年时创造了一次打出88个水漂的记录。而根据科学家的理论计算,这个世界纪录或许还有相当大的提高空间。杨百翰大学研究流体的“飞溅实验室”(BYU Splash Lab)根据实验数据建立了预测打水漂次数的模型,他们认为如果能按照职业棒球手的投掷水平来打水漂(大约是前进速度40m/秒,转速每分钟3000转的水平),那么理想情况下可以让石块在水面上弹跳大约300~350次。当然,要想真的做到这样还是非常困难的,首先打水漂的比赛只承认用天然石头打出的水漂,要想挑出一块形状完美的石头本身就非常碰运气。

图片来自Wikipedia | Killy Ridols

图片来自Wikipedia | Killy Ridols

当然,如果不限定使用石头的话,高弹性的软质小球其实更容易从水面弹起,例如一种名叫Waboba的玩具。Splash Lab也对它进行过研究。

更多了解打水漂的科学可以看看Wired的文章:https://www.wired.com/story/swift-stone-skippers-could-in-theory-skip-100s-of-skips/

以及上面提到的两个研究:
https://www.nature.com/articles/427029a

https://www.nature.com/articles/ncomms10551

当一头巨兽,撞上人类的钢铁机器

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

它从来没有发现自己的长腿在这崎岖不平满是塔头墩子的林地里跑起来是这么轻捷,纠结的灌木丛像蜘蛛网一样被它一撞而开,小树像麦秆一样在它的胸前折断。

——格日勒其木格·黑鹤《犴[àn]》

“永别了,猎枪。”

顾桃导演的纪录片《犴达罕》里,维加把双手大大地分开,俯下身,仿佛一位败兵在上缴武器。

喝醉酒的维加用发硬的舌头抱怨着,禁猎之后,一个营地只留下一杆枪防身,还是小口径枪。不禁使人想起杰克·伦敦的小说《老头子同盟》——有个印第安人第一次得到六连发手枪后十分得意,竟去打熊,然而那点火力只够给熊挠痒,他被熊的巨爪撕得粉碎。

现代技术与原始自然的碰撞,有时就是这么突然而暴力。在今天,猎熊逐渐成为小说里的情节,而另一种巨兽仍在频繁地与钢铁机器碰撞。它就是驼鹿Alces alces(驼鹿满语称为“犴达罕”,简称为“犴”)。

一头雄性驼鹿。| 图片:fineartamerica.com

一头雄性驼鹿。| 图片:fineartamerica.com

为什么驼鹿总是撞上汽车?

在纽芬兰,从1987到1988年总共有661起车祸与驼鹿有关,要么是直接撞上驼鹿,要么是司机为闪避驼鹿而撞上其他东西。驼鹿很高,与汽车相撞之后,车顶盖钻到鹿腿下面,导致鹿身被抬起,直接撞到挡风玻璃上。所以,驼鹿车祸中的伤者通常是被迎面撞来的驼鹿伤到头和脖子的。

与汽车相撞的可怜驼鹿。| 图片:wmtw.com

与汽车相撞的可怜驼鹿。| 图片:wmtw.com

为什么驼鹿总是撞上汽车?它们中有的可能在寻找配偶,有的则可能是在觅食路上,还有的则可能是被公路化雪用的盐所吸引。

驼鹿分布非常广泛,除了北美,在欧亚大陆也有大面积的分布,包括我国东北和内蒙古的一些地方。它们是欧亚大陆现存体型第二大的动物,仅次于欧洲野牛(Bison bonasus)。年富力强的驼鹿想到哪儿去就到哪儿去,几乎不需要躲避或害怕什么。或许,我们更应该问,为什么汽车总是出现在驼鹿的地盘上?

加拿大警告“驼鹿路过”的路标。| 图片来源:wikipedia

加拿大警告“驼鹿路过”的路标。| 图片来源:wikipedia

驼鹿的分布图 | 图片来源:Jürgen Gbruiker / wikipedia

驼鹿的分布图 | 图片来源:Jürgen Gbruiker / wikipedia

雪地里的堡垒

维加是使鹿鄂温克人,属于鄂温克族的雅库特分支,是中国最晚结束狩猎生活的民族,也是中国唯一以牧养驯鹿(Rangifer tarandus)作为传统职业的民族。虽然他们出名之处在于驯养驯鹿,但是生活中也离不开驼鹿。2003年,使鹿鄂温克人全体迁居根河市的敖鲁古雅乡,结束了林中狩猎和放牧驯鹿的生活。但也有一些族人在山上扎营放鹿,并充当义务护林员。

驯鹿与驼鹿并不是一个物种,鄂温克人会饲养驯鹿。图片来源:sohu.com

驯鹿与驼鹿并不是一个物种,鄂温克人会饲养驯鹿。图片来源:sohu.com

驼鹿与鄂温克的传统狩猎生活紧密联系。鄂温克人有好几种办法狩猎驼鹿,包括吹哨模仿它的声音、在道路上驱赶并射杀,或者用盐来吸引。其中最独特的方法,是遛河狩猎。驼鹿在夏季喜欢泡在水中吃水草,它们把头埋进水里时,水面上会响起吐出的气泡声。当它们冒出水面时,脑袋上的水珠滑落,又会发出滴水声。猎人就靠着这两种声音的指引,掌握它把头沉入水中的时机,划着桦树皮小船接近,最后用扎枪刺杀。

水从头上滴落 | 图片来源:Ronald L. Bell / wikipedia

水从头上滴落 | 图片来源:Ronald L. Bell / wikipedia

猎驼鹿不仅是为了食肉。驼鹿的头皮被用来做帽子,颈皮和腿皮被用来做靴子(冬天塞上驼鹿毛以保暖),驼鹿皮还可以蒙兽皮筏,或者毛茬向后钉在滑雪板底部,以减小摩擦力。鞍鞒[qiáo]是放牧驯鹿必不可少的工具,可以用驼鹿的骨头或角制作。

驼鹿皮做的靴子 | 图片来源:braintan.com

驼鹿皮做的靴子 | 图片来源:braintan.com

在中国,鄂温克族聚居于东北地区(黑龙江及内蒙古),这里也是驼鹿分布的最南端。作为典型的采食枝叶类动物,它的主食是各种木本植物的嫩枝叶以及落叶,包括柳属(Salix spp.)、榛属(Corylus spp.)和杨属(Populus spp.),还有红松(Pinus koraiensis)、云杉(Picea asperata)等裸子植物。

夏季,水生植物在驼鹿的食谱上占有重要的地位。驼鹿喜欢泡在水里吃水草,不仅凉快,还能躲避蚊虻叮咬。此外,水生植物含有较高的钠,在缺乏钠元素的地区,如北美的苏必利尔湖,显得尤为珍贵。不过,水生植物的营养密度低,可能填饱了肚子仍得不到足够的能量,所以驼鹿必须在水里和陆上的食物之间做出权衡。

进食水生植物的驼鹿 | 图片来源:pixabay

进食水生植物的驼鹿 | 图片来源:pixabay

由于身形庞大、皮毛保温效果好,驼鹿的耐寒能力很强。它庞大的身体可以直接把厚雪推开,在雪地中前进,母驼鹿还会用积雪隐藏小鹿。在西伯利亚,温度有时会降到-50℃,雪厚近一米,这时驼鹿会躺下,将身体埋在雪中减少散热,仿佛一座由银墙包围的温热堡垒。

驼鹿在白雪覆盖的森林里 | 图片来源:pixabay

驼鹿在白雪覆盖的森林里 | 图片来源:pixabay

求偶的赌徒

积雪中的驼鹿,显得坚毅而稳重。然而,这种动物像北方森林的风雪一样,在沉静中酝酿着狂暴。每年一度,根据地点不同,最早在8月底,最晚到11月,驼鹿迎来半个月左右的发情期。

秋季,彼此靠近的公鹿和母鹿 | 图片来源:pixabay

秋季,彼此靠近的公鹿和母鹿 | 图片来源:pixabay

一般而言,一次参与交配的驼鹿只有一对,交配之后雄鹿便离开寻找新的机会。但在美国阿拉斯加,雌驼鹿比较喜欢集群,雄鹿也就产生了另一种配偶模式——后宫群(harem)。强势的雄鹿霸占一群雌鹿,最多可达六头。其他雄鹿在“后宫”周围游荡,伺机向雌鹿求爱,但强势雄鹿一出现,它们就立即退却,不敢和“大王”正面冲突。

雄性驼鹿和它的后宫群 | 图片来源:Mark Abusamra

雄性驼鹿和它的后宫群 | 图片来源:Mark Abusamra

求偶是雄鹿生活中最大的投资,雄鹿甚至没有时间进食(在阿拉斯加,雄鹿的禁食期长达18天,使它严重消瘦,体重减轻12%-18%),在这样的条件下,它却演化出了大自然最张扬、最壮丽的武器之一——鹿角。雄鹿从一岁开始长第一副角,这副角是叉状的,又尖又瘦,通常只有两三个分叉。接下来鹿角年年蜕换,每年都会换上一副更大的角,在10-11岁时达到顶峰,随后逐渐变小。

年轻驼鹿的角呈尖刺状 | 图片来源:pixabay

年轻驼鹿的角呈尖刺状 | 图片来源:pixabay

成熟的驼鹿角宽大扁平,弯曲成手掌般的优美弧线,许多尖刺像王冠上的装饰,向外伸出,宽度可以超过1.7米,重30公斤。它由多孔的骨质构成,角尖最为坚硬,但在激烈的角斗中,角尖仍可能被撞断。

壮年驼鹿的角则是掌状 | 图片来源:pixabay

壮年驼鹿的角则是掌状 | 图片来源:pixabay

鹿角的生长和维系,与雄激素水平紧密相关。在北美,鹿角生长的旺季是六七月,这时候也是驼鹿雄激素分泌的顶峰。求偶结束之后,雄激素水平下降,鹿角就会脱落。如果因为意外造成性器官损伤,或者内分泌出现问题,鹿角就会长成疙疙瘩瘩的,称作假发鹿角(peruke antlers)。

这是一副极为昂贵的武器,雄鹿们仿佛狂热的赌徒一般在鹿角上投资。在鹿角生长的旺季,它的新陈代谢率是身体其他所有部位总和的两倍。角生长所用的钙和磷,要从骨头中抽取,所以在造好武器准备求偶的时候,雄鹿已经因为骨质疏松而痛苦不堪了。而雄鹿接下来还要应对激烈的打斗,它们的肋骨和肩胛骨都常常发生骨折。

争斗中的雄性驼鹿 | 图片来源:pgcpsmess.wordpress.com

争斗中的雄性驼鹿 | 图片来源:pgcpsmess.wordpress.com

鹿科动物的战术非常谨慎,在开始角斗之前,雄鹿会仔细地打量对方并判断实力。如果对手顶着一副特别大的鹿角,自愧不如的雄鹿就会不战而退。因为只有非常强健的雄鹿才会支撑得起一副巨大的鹿角。

在阿拉斯加驼鹿的后宫群里,雌驼鹿看似处于被动,其实她们也在用自己的方式挑选合意的配偶。雄鹿靠近雌鹿求偶的时候,雌鹿有时会发出一种起伏的哀鸣,这种声音会引发雄鹿的争斗冲动。雌鹿对弱小的雄鹿发出哀鸣的频率,是对大个雄鹿的四倍以上。她用这种办法召唤强大的郎君,把弱小者赶走,从而获得更加优质的雄鹿基因,也可以免受弱小雄鹿的骚扰。

最后的驼鹿

维加与顾导演上山寻找驼鹿,只见到盗猎者遗弃的夹子,和一堆干干净净的白骨。

国际自然保护联盟(IUCN)对驼鹿的评级是无危,但是在中国,驼鹿的状况却不容乐观。驼鹿曾广泛分布于大小兴安岭和东部完达山山区。整个二十世纪,由于人类活动和气候变化的影响,驼鹿在中国的分布向北“后退”了四个纬度。1976年,中国的野生驼鹿数量约为1.8万只,1987年,下降到1万只,1999年已不足3千只。

这样的饰品,我们总能在一些地方看到 | 图片:thetaxidermystore.com

这样的饰品,我们总能在一些地方看到 | 图片:thetaxidermystore.com

驼鹿数量的减少,屡禁不止的偷猎和剧烈的人为影响都是重要的原因。由于对木材的巨大需求,东北森林被大规模砍伐。不断膨胀的人口、住房和道路又进一步侵蚀着野地,驼鹿的栖息地被分割成一小片一小片。随着驼鹿数量的减少,近亲繁殖不可避免,这使得驼鹿种群更加脆弱、容易衰亡。

在人类的巨大压力下,这种巨兽很难获得复兴的机会。实际上,使鹿鄂温克人被迫离开森林的原因与环境的剧变是分不开的。随着森林的减少和生态环境的破坏,狩猎生活难以为继,植被破坏又导致了水土流失,每年汛期常常发生水灾,在山上的生活变得充满危险。当森林改变的时候,以森林为依托的生活方式也难以为继了。皮之不存,毛将焉附?

游猎转化为定居的过程并不顺利。禁猎之后,鄂温克人缺乏谋生手段,收入锐减,放牧驯鹿的工作劳累,年轻人们乐意把驯鹿养在定居点。但这种动物并不适应圈养,圈养成本也很高,人们不得不回到山上放牧。对于习惯于林间生活的人来说,这倒使他们可以躲进山林,躲进一种他们熟悉的环境中,不用去面对陌生的现代世界(维加郑重地说:“感谢驯鹿!”)。

在俄罗斯地区拉雪橇的驯鹿 | 图片来源:Elen Schurova / wikipedia

在俄罗斯地区拉雪橇的驯鹿 | 图片来源:Elen Schurova / wikipedia

为何要躲避呢?“现代化”是未来人类的必经之路,也是生活与发展的保障,但有时不同文化的碰撞发生得太突然,其结果往往是一系列的矛盾。当一个人进入陌生的世界后,发现自己的一切知识都不再具有价值,惊慌和消沉是在所难免的。人类离开所生存的文化土壤,就如同被汽车抬起、四蹄腾空的驼鹿,转变姿势或跳开已不可能,只能将笨重的身体狠狠地撞在挡风玻璃上。

现存两三百人的使鹿鄂温克,比一个年级的学生少,比一个小公司的人数更少。如果他们把传说、狩猎、森林、驼鹿和驯鹿通通遗忘,进入熙熙攘攘的水泥“森林”,没有多少人会为之动容,甚至可能没有人会将他们记住。

看了放大100倍的火腿肠就不吃了?你把各种食物都放大看看

网上出现了一段视频,把火腿肠切了片放在显微镜下放大100倍,看到了一些“黑色杂质”和“肥筋筋”,于是“发誓再也不吃了”。

显微镜下看到的,真的是火腿肠的“杂质”吗?火腿肠能吃吗?

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火腿肠放大100倍能够看到什么?

在食品技术里,火腿肠是一种“乳化肉”的体系。理论上,它是把脂肪打成细小的颗粒,均匀分布在蛋白质形成的“胶”中。不过在现实中,不见得所有的脂肪都能被完美地“乳化”,也就可能出现一些大块的“白色”。此外,肉中的一些“筋”,难以被打碎,也就成为较大的“白色大块”存在于火腿肠中。

火腿肠中除了蛋白质和脂肪,通常还会加入一定量的淀粉、食品添加剂以及香辛料。一般而言,脂肪和大部分蛋白质来源于肉,正常情况下不会有“黑色杂质”,但很容易存在“筋”。筋主要是胶原蛋白,虽然营养价值不高,但也没有什么不能吃的。加入的其他原料一般有淀粉、植物蛋白以及一些食品添加剂,理论上也不应该有“黑色杂质”。但香辛料不同,通常是一些不溶于水的粉末,其中完全可能存在一些深色或者黑色的组成部分。

这些香辛料用料少,在火腿肠中被其他原料所遮掩,用肉眼基本上看不见。但当放在显微镜下,就有可能看见了。

绝大多数食物都含有大量的微小颗粒。因为颗粒微小,用肉眼看起来是“均匀细腻”的。当我们把它们放在显微镜下观察,就能看到细微结构既不均匀,也不细腻,有各种各样形态各异的组成部分。因为看到这种“与想象不同的形态”就觉得“有问题”“不能吃”,是少见多怪。如果把各种食物都放到显微镜下去看一看,按照同样的标准去决定吃不吃,那么结果就是:能吃的东西,基本上就没啥了。

说“火腿肠能吃”,并不是鼓励大家“去吃”

图片来自capl@washjeff.edu

图片来自capl@washjeff.edu

需要指出的是,这里我们只是指出那段视频不靠谱,即根据放大100倍的火腿肠照片,得不出“火腿肠不能吃”的结论。正规厂家生产的火腿肠,就“可以”安全使用。但是,火腿肠本身并不是一种值得推荐的食品。它的问题有三点:

一、脂肪含量比较高。按照营养数据库中的数值,在100克火腿肠中大约有60克水、14克蛋白质、10.4克脂肪和15.6克碳水化合物。相对于人体需求的三大营养素比例,脂肪含量偏高。

二、盐含量很高。出于工艺和口味的需求,火腿肠需要加入相当多的盐,100克火腿肠中的盐一般在2克左右,占到一天需求量的三分之一了。

三、火腿肠是“加工肉制品”,被世卫组织列为“1类致癌物”,即有充分的证据证明它会增加人的致癌风险。按照世卫组织的总结,每天吃50克以上“加工肉制品”,能让大肠癌的风险增加18%。一个人一生得大肠癌的可能性约为2%,增加18%也就是变成2.36%——这个增加幅度不算大,但也确实存在。

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当妈之后,还能拼事业吗?

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Sheryl Sandberg的Lean in《向前一步》出版于2013年,当时我刚博士毕业不久,处于职业刚开始的前端,读着受益匪浅。5年过去了,Sandberg的丈夫已因病去世,她又出版了一本新畅销书了。我已经在职场上积攒了经验,也有了自己的家庭和1岁的女儿。但身处职业家庭的斗争漩涡间,重读Lean in依然有不同的新感受。

不要主动退出

Sandberg提到,女性在选择职业方向时,通常会因为对自己照顾家庭的考虑而选择退守职业机遇。她将此称为“身还在,心已远”。一个小有成就的女性雄心勃勃走在职业前进的道路上,心理却不停念叨着:“我会有孩子,我无法接受职业挑战。”于是,这些女性开始有意无意地不去争取前进的机会,或者在面对机遇挑战时犹豫不前,自动选择退居二线。这使得在她真的拥有孩子之后,由于职业的停滞不前,一受社会环境鼓励,她就会放弃鸡肋职业而照顾家庭。这直接导致了职场上男女高管的畸形比例。

即使Sandberg自己也出现了这个情况。她曾经得到成为Linkedin CEO的offer,但当时她正在备孕第二个孩子,知道自己孕期有严重的妊娠反应,会严重影响工作效率,她拒绝了这个offer。几个月之后,她的孩子出生了,她又得到了Facebook的offer。这次她再也不想错过机会,在孩子刚刚出生时就上岗了。

Sheryl Sandberg

Sheryl Sandberg

如果把职场比作一场备受磨炼但回报丰厚的马拉松比赛,在我们刚刚毕业时,一声枪响,意气风发的男女毕业生都投入了比赛。男生会一直听到加油的口号声,而女生则一直会听到各种不同的评论:

“女生还是要以家庭为重”

“这工作可能不适合你以后带孩子”。

当职场进行到一定阶段,无论男女都开始疲于应对职场挑战时,男生通常听到的是“坚持下去!不要放弃!”而女生则会听到更多质疑:

“你要生孩子了不行的!”

“你孩子谁带的?”

外界的反对于女性的影响非常深远,让女性不由得放慢了脚步,甚至完全退出比赛。

虽说是否离开职场原本是一个个人选择的问题,但这种选择永远夹杂着社会压力和现实考量。社会的习俗传统、同辈压力、家人的期许、现实的“谁带孩子”的安排,都会对女性是否选择继续就业造成巨大影响。社会鼓励女性离开职场,将生活重心放在家庭上,而并不是让女性们自己真正做出决定:“如果没有家庭育儿负担,我愿意工作而取得个人成就吗?”

Sandberg认为,对自己有职业期许的女性在打算要孩子之前,会有一个接受新工作挑战的好时机。如果这份工作很有吸引力,会更鼓励这些女性在产后返回职场。而如果没有接受挑战,使得事业停滞不前,产后放弃职业的机会成本不够高,就更会促使原本可以更有作为的女性离开职场。所以女性在生育之前,更应全力以赴投入工作,争取获得更多的机会。这样在生育之后,可以更好抵御世俗的质疑,完成自己的梦想。

如果你希望在职业上有所发展,又很幸运地获得工作机会,不要因为自己或他人的“你以后要生孩子”的说法而退却。只有勇往向前,为自己争取得更多成就,这样在你必须为职业和家庭之间做出选择时,你才能更正确地作出属于自己的决定。

图片来源:Pixabay

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不要想成为“完美妈妈”

今天的社会里,人们认为一个“好妈妈”需要一直围绕在孩子身旁,无微不至地关怀孩子。社会学家称此为“高强度养育”(Intensive Mothering),这种文化强调母亲必须花费大量时间跟孩子在一起,为孩子准备三餐,陪孩子学习,了解孩子的朋友,参加学校的活动。这和职业妇女的日常工作生活完全相悖,于是,职业妈妈总让人觉得活得很失败。

2006年,美国National Institute of Child Health and Human Development经过15年对1000多个孩子的研究,发表了研究结论:由全职妈妈照料的孩子与其他有他人共同照料长大的孩子,在个体发展上并无不同,在认知能力、语言表达、社交能力、人际关系及母子感情上都没有差距。而父母的行为(包括父母婚姻亲密度、父亲是否有责任心、父母是否积极乐观等)对孩子的影响,相比起母亲是否全职照料的影响要多出2-3倍。研究更是指出:母亲的照料与孩子发展关联性不大,母亲不需要认为自己选择工作就会影响孩子发展。”

Sandberg认为,职业女性因为自己不在孩子身边而感到焦虑,这种情绪更多是因为母亲自己的因素,而不是因为孩子真的非常需要母亲。因为工作原因,职业女性经常会错过孩子成长的一些点点滴滴,而为此觉得特别难过。但这个问题并不困扰父亲。在访问中,父亲认为自己经常回家吃晚饭,就已经是个好爸爸了,而母亲会因为自己上一天班而不能陪孩子,而自责认为自己不是个好妈妈,尽管整个晚上都是她在陪孩子!

对于职业女性而言,控制负罪感和时间管理是同样重要的功课。世上无完人,生活也从来不可能完美。我们的重点是要时刻问自己:在工作和家庭里,我需要做的最重要的事情是什么?然后把心态放平努力做好,这会比沉溺于无谓的挣扎更有意义。我们不要追求完美,而要追求一个可以长期持续的计划,让自己在事业上有所得,又能让自己享受家庭幸福。这也许是减少一些工作时间陪孩子,也可能是放手让孩子给保姆照看而自己专心工作。无论具体举措是什么,我们只能放下负罪感,竭自己所能去努力。只要孩子健康快乐地长大,少给孩子做一顿饭并不重要。

关于“要花多少时间陪孩子”的问题,我也有很多个人体会。桃子出生不久后我就开始到处出差。尽管我尽量把行程安排得非常紧凑,桃子出生后的第一年,我依然有一半时间是在旅程中度过的。为了补偿,当我在家的时候,我几乎包揽了所有带孩子的时间:每个周末都陪桃子玩,桃子生病时、日托放假时,永远都是我推掉工作在家陪她。即使如此,我依然难过得不行:爱孩子不就是要花时间陪她吗?一个经常工作的妈妈是不是好妈妈?

马克因此列了张时间清单,记录了三个月内我俩分别照看孩子的时间。结果发现,虽然马克出差很少,每天晚上都回家带孩子吃饭睡觉,但他陪孩子的时间比我还少得多。但马克根本不认为自己不是好爸爸,连我们家人、甚至微博粉丝们都认为马克是个好爸爸。马克理直气壮:工作上班多么正常,下班时间都给孩子了就足够建立亲子关系了。孩子健康快乐地长大,为啥要没事找事质疑自己?

马克和桃子

马克和桃子

在此之后我就丢掉我的“完美妈妈负罪感”了。父亲能轻装前行,母亲也能。不要让社会偏见给你增加不必要的负担,不要让那些看不见的莫须有问题影响了你的判断。只要孩子和你都健康快乐,你就是最好的完美妈妈!

小沈阳吸毒被抓被证实是假的,但他们吸毒被抓却是千真万确!

小沈阳吸毒被抓被证实是假的,但他们吸毒被抓却是千真万确!

近日,有网友上传了一段视频,视频中小沈阳被一群人东拉西扯的“押了出来”,并在视频下配文:“小沈阳吸毒被抓。”此视频一出迅速在网上引起轩然大波,一直都老实本分的阳仔难道也学坏了?之后小沈阳的老婆沈春阳第一时间出来辟谣,粉丝们悬而未决的心终于放下了!

小沈阳吸毒被抓是假,但他们吸毒被抓却是千真万确!接下来为大家盘点一下近几年因为吸毒被抓的明星们,希望大家引以为戒,远离毒品!

小沈阳吸毒被抓被证实是假的,但他们吸毒被抓却是千真万确!

1、张默

张默是张国立的老师唯一的儿子,张国立老师对这个儿子可谓是疼爱有加,捧在手里怕摔了,含在嘴里怕化了,为了怕他受委屈,身为后妈的邓婕更是一辈子放弃生孩子。有父亲为他铺路搭桥,他的路可以说稳稳当当,但他不争气,吸毒被抓,刚刚崭露头角就被打落谷底。

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2、房祖名

房祖名是成龙大哥的儿子,和张默一样拥有一个实力派父亲,但他也不懂得珍惜,吸毒被抓!更可笑的是成龙还是“禁毒大使”,他可真会给父亲“长脸”!吸毒就吸毒吧,还带着好朋友柯震东一起,结果本来大红大紫的柯震东被全面封杀,一落千丈!表面上看房祖名是个老实孩子啊,怎么就学坏了呢?

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3、宋东野

宋东野曾经是一位“民间歌手”,曾经抱着吉他全国各地的卖唱,通过自己的努力终于熬出了头!但人一出名就容易忘乎所以、迷失自己,刚刚积攒的人气被毒品彻底毁了!但我很喜欢他的歌……斑马、斑马,你不要睡着了,让我看一看你受伤的尾巴……

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4、高虎

高虎给我留下的最深刻的印象是《天龙八部》里的虚竹,电视剧中虚竹破戒都是被迫的,但现实中高虎“破戒”却没有任何人比逼他!高虎一路走来也是不易,自作孽,太可惜了!

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5、宁财神

认识宁财神是在《非诚勿扰》,对他也没有太多的了解,只知道他是有名的编剧,《武林外传》就是他的杰作,话说吸毒是否能让你找到灵感呢?灵感找到没找到我不知道,我只知道人栽了,得不偿失!

当然还有很多明星吸毒,这里我就不一一列举了。最后我想说的是,浪子回头金不换,虽然他们都曾经犯过错误,造成了很多恶劣的影响,但只要诚心改过,我们应该给他们机会,你觉得呢?