《探索》杂志盘点08年度100项重大科学新闻
61、坐着也能减肥的减肥药
新药分两种,一种名为AICAR,另一种名为GW1516,由加利福尼亚州索尔克研究所研制。
研究人员在实验鼠试验阶段发现,两者能“虚晃一枪”,使肌肉误以为人体已作长时间、大运动量活动,于是加快脂肪燃烧,消耗卡路里。因而,服用者无需运动,服用药片就可望达到塑身效果。区别在于,GW1516效果更甚,但前提是服用者需配合一定日常运动,AICAR则可以使服用者完全免于运动。试验显示,一些平时缺少运动的实验鼠服用AICAR四周后,与未服用药物的实验鼠相比,燃烧了更多卡路里,体内脂肪相对较少。
英国《每日邮报》8月1日援引研究人员之一、著名生物学家罗纳德·埃万斯的话称:“这类药物诱使肌肉相信它们天天在锻炼。因此,服用药物就能获得与锻炼同样的效果……太神奇了。”不过,这种新药几年后才可能投入市场。新药有望用于治疗肥胖症或肌肉萎缩等疾病。年事较高、身体虚弱或忙于各类事务没有时间进健身房的人也可以“享受”塑身效果。
62、唾液可以加速伤口愈合
荷兰研究人员的一项研究表明,人类唾液中有一种蛋白能有效加速溃疡、外伤等伤口的愈合。
研究人员在数个培养皿中培养从人的口腔内采集的上皮细胞,让细胞增殖并布满整个培养皿内表面,然后在每个培养皿内的细胞层中都划掉一小片制造出“伤口”,接着用人的唾液对“受伤”的细胞层进行处理。16个小时后,人唾液处理过的细胞层“伤口”基本愈合。这表明,人唾液中含有特殊成分,能够加速口腔细胞“伤口”的愈合。研究人员使用多种技术把人的唾液分离成单一成分,并进行细胞“伤口”测试,发现起作用的是蛋白。
63、新西兰大蜥蜴是进化速度最快的动物
今年3月份,科学家们通过多年研究得出结论:目前为止在所有已测量实验的生物中,新西兰大蜥蜴的DNA分子进化速度是最快的。研究人员所研究的这种新西兰大蜥蜴,目前也仅仅生存在新西兰。早在在200万年前的上三叠纪时期(Upper Triassic period),它曾经与早期恐龙同时生存在地球上,可以说新西兰大蜥蜴是地球上的活化石。
在一份对新西兰大蜥蜴的研究报告中,艾伦·威尔逊分子生态与进化研究中心的进化学专家大卫·兰伯特与他的团队对有着8000年历史的古代新西兰大蜥蜴骨骼进行了研究,他们将骨骼中的DNA序列复原。之后他们惊讶的发现,虽然在几千年的进化过程中,新西兰大蜥蜴的外观并没有发生显著的改变。然而在DNA的分子序列方面,它们的进化速度却远远的高于其他任何动物。兰伯特教授表示,“在所有已测量过的动物DNA分子进化速度里面,我们发现新西兰大蜥蜴的进化速度是最快的。”
64、大猩猩享有法律权利
今年6月份,西班牙国会环境委员会通过一项决议,要求保障本国的猩猩免遭滥用、虐待以及死亡,它们应当享有法律权利。黑猩猩、大猩猩等灵长目动物应当享有生存、自由以及不被虐待的权利。在新的法案之下,将全面禁止对猩猩进行伤害性实验,或利用这些动物拍摄广告、电影,这样将属于刑事犯罪,但是动物园饲养猩猩仍属于合法。
65、首个忆阻器带来的电脑变革
美国惠普公司实验室的研究人员最近证明忆阻器(Memristor)的确存在,研究论文在5月1日的《自然》期刊上发表。加州大学伯克利分校电机工程和计算机科学系教授提供了忆阻器的原始理论架构,推测电路有天然的记忆能力,即使电力中断亦然。惠普实验室的论文则以《寻获下落不明的忆阻器》为标题,呼应前人的主张。蔡少棠接受电话访问时表示,当年他提出论文后,数十年来不曾继续钻研,所以当惠普实验室人员几个月前和他联系时,他吃了一惊。
忆阻器可使手机将来使用数周或更久而不需充电;使个人电脑开机后立即启动;笔记型电脑在电池耗尽之后很久仍记忆上次使用的信息。忆阻器也将挑战掌上电子装置目前普遍使用的闪存,因为它具有关闭电源后仍记忆数据的能力。利用惠普公司这项新发现制成的晶片,将比今日的闪存更快记忆信息,消耗更少电力,占用更少空间。忆阻器跟人脑运作方式颇为类似,惠普称或有朝一日电脑系统能利用忆阻器,像人类那样将某种模式(patterns)记忆与关联。目前,研究人员证实除电阻器、电容器和电感器之外的电路第4种基本元件就是忆阻器。
66、自然选择影响地域文化变迁
目前,科学家举了一个很明显的例子证实自然选择如何影响文化变迁,他们是基于斐济和10大波利尼西亚岛上文化有关独木舟设计而得出的。这项研究发表在今年3月份出版的美国《国家科学院学报》(PNAS)期刊上。
据悉,他们通过分析研究,发现独木舟功能变化的历史过程,该变化不仅影响独木舟航海能力,其标志性装饰也将有所改变。
67、揭示印尼泥火山喷发之谜
今年11月份,74位地质学家对于尼鲁西泥火山喷发形成因素得出了结论,原来,尼鲁西泥火山喷发是由于钻探石油和天然气这种人为因素而导致的。英国达翰姆大学的理查德·戴维斯(Richard Davies)教授表示,这些数据显示钻井内压力增大导致出现断裂,断裂从钻孔向150米外的地表蔓延,最终造成鲁西泥火山喷发。但拉宾多·布兰达斯的高级钻探顾问洛基·萨沃罗(Rocky Sawolo)却利用同样的初步数据得出相反结论,声称钻井内的压力处于可接受的范围。他的同事——奥斯陆大学的阿德里亚诺·马兹尼(Adriano Mazzini)更是将造成断裂的罪魁,直指两天前发生在日惹的6.3级地震。日惹与鲁西泥火山的距离大约为280公里。
但他们的这种说法却与澳大利亚科廷大学地质压力与岩石力学专家马克·蒂恩格(Mark Tingay)博士相矛盾。蒂恩格表示,地震级数并不高,不会造成如此大的破坏力。鲁西泥火山的受力影响非常小,只相当于一辆重型卡车在山顶碾过。两年来,鲁西泥火山一直向外喷射泥浆,每天喷出的泥浆足以填满50个奥运会游泳池。2006年5月29日早上5点,这座位于东爪哇岛(靠近印尼第二大城市苏腊巴亚)诗都阿佐的泥火山开始喷发。所有阻止泥流的举措均未能遏制灾难,其中包括众多防泥大坝、通向大海的渠道以及一项用混凝土球封堵火山口的计划。一些地质学家认为,鲁西泥火山将继续喷发数十年。喷发导致的泥流淹没了4个村庄和25家工厂,共造成13人死亡,其中一座拦泥坝下方的天然气管道也出现断裂。
68、“芯片上的树”
美国科学家在一项最新研究中,用隐形眼镜的原材料——人工凝胶制造出了“芯片上的树”,它能够复制植物中特有的水分运输。该研究成果有望改善土壤修复技术,并创造出更加有效的冷却系统。相关论文发表在9月份的《自然》杂志上。
当植物发生蒸腾作用时,叶片中的水压减小,根部水分就会通过木质部运输向叶片。通常情况下,该过程中产生的负压会令一些水蒸发成小泡,称作“木质部栓塞”(xylem embolisms)。它会打破水柱的凝聚力,阻断传输。但木质部通道的两端都结合有带微孔的膜,这些孔能够阻碍通道中的水超越其表面张力,发生蒸发。尽管科学家对上述理论的了解已经长达一个世纪,并且已经找到大量的实验证据支持,但所有在实验室中尝试复制这一系统的努力都以失败告终。原因要么是人造通道太脆弱,无法承受压力差异,要么是通道壁的微小瑕疵导致了“栓塞”,从而阻断了整个系统。美国康奈尔大学的生物工程学家亚伯拉罕·斯特鲁克(Abraham Stroock)表示,更让人对大树感到惊讶的是,它们可以维持超过50米的水柱的完整性。
不过,在最新的研究中,斯特鲁克和同事托拜厄斯·惠勒(Tobias Wheeler)成功克服了技术上的困难,用基于聚甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate)的水凝胶制成了带有微小、均匀的孔的通道。他们在此基础上开发出的系统,能够形成一种持续的负压,通过“根”从水蒸气中汲取水分,并将液态水沿着水凝胶通道运达“叶片”,再从这里蒸发出去。
美国哈佛大学的植物生理学家迈克勒·霍尔布罗克(Michele Holbrook)表示,能够利用水蒸气让这些人造树比真实的树更进了一步,植物吸收液态形式的水分要容易一些。她说,从某种意义上,新的研究已经创造出了一种“超级作物”。
69、超级绝缘体
今年4月份,一支国际科学家小组最新制造出一种超级绝缘体,该材料将紊乱引入很薄的超导膜,会诱导生成一种液滴状的电子结构。该结构中有超导“岛屿”,它们浸没在一个正常的基质中。通过微调这种紊乱状态,该体系可从超导体变成绝缘体。本期《自然》上的一篇论文,为物质的一种以前没有定性的“超绝缘”状态(它相当于电阻无限大的超导体的一个“镜像”)参与了这一过程提供了实验证据。在从超导体变成绝缘体的过程中,形成了一种独特的导电状态,即一种库柏对绝缘体,它具有热激发的导电性。用氮化钛薄膜所作的实验表明,在一定的温度下,一种库柏对绝缘体会成为一种超绝缘体,它是一种与超导类似的状态,即它会被一个强度足够大的临界磁场破坏,并且在一定的临界电压下也会消失。
70、首次拍摄到电子连贯运动图像
电子运动速度非常快,过去若要完整地拍摄一个电子的运动情况非常难,但是今年2月份,瑞典科学家首次实现了这一点,他通过飞秒激光成功拍摄到电子连贯运动的图像。进而使科学家能够研究原子内部电子飞逸后原子的具体变化。
从事该研究的瑞典兰德大学原子物理学家约翰·马里森称,电子围绕原子核运转一周大约需要150飞秒。在另一束激光的协助下,科学家还成功地引导了电子运动,进而让电子和原子核发生了碰撞,连贯地拍摄了这一过程。
71、细菌生物首次被发现具有惊人记忆能力
今年2月份,日本科学家的一项最新研究首次证实,在一种原生质粘菌中发现了记忆能力和神经活动性。该研究成果有望揭示智慧和智力的最初起源。
日本北海道大学的Toshiyuki Nakagaki和同事曾经证实,阿米巴门菌能够穿过迷宫,解决很简单的谜题。而在最新的研究中他们发现,当对一种名为多头绒泡菌的阿米巴门原生质粘菌施加一系列周期性刺激后,它能够学会其中的变化模式并能够按照预期,在下一次刺激到来之前改变自身的行为。更重要的是,研究人员发现即使当刺激停止,这一记忆仍会在多头绒泡菌体内维持数个小时。
72、抗抑郁药可用于治疗弱视
今年4月份,意大利研究人员发现一种药物可治疗弱视,该研究发表在4月份出版的《科学》杂志上。据悉,这种药物是普罗萨克(Prozac),曾是一种主要用于治疗精神紊乱的药物。在由意大利和芬兰科学家组建的研究小组最新实验中,他们对老鼠进行了测试,结果发现它对于老鼠大脑视力组织具有一定的可塑性,该现象仅形成于早期发育阶段。目前,科学家们推测普罗萨克可用于治疗儿童早期视力下降。
73、晴朗天空中坠落巨大陨冰
气候专家曾警告称,全球气候变暖将导致极端气候现象的出现,比如飓风和干旱。但是他们却没有预想到重达20磅的陨冰会从晴朗的天空中坠落,击穿屋顶和汽车挡风玻璃。近年来,在全球范围内陆续出现类似的“晴天陨冰事件”。今年2月份,西班牙研究人员指出,这种奇特的陨冰是由于全球气候变化而造成的。据美国马德里天体生物学中心行星地质学家朱苏斯·马迪尼兹·弗里亚斯称,在过去70年里,全球共出现类似50多起陨冰坠落事件。
74、科学家用病毒制造微型电池
今年8月份,美国麻省理工学院研究人员宣称,仅有半个人体细胞大小的微型超前主义电池将由病毒微生物构成。麻省理工学院工程师现已完成这种微型电池三个部分中的两部分设计,该微型电池可向植入式医学传感器或实验室计算机芯片提供动力,以及那些非常小的物体。此外,它还可以超乎想像地植入其他生命体内。据悉,这种微型电池可以在某装置表面进行盖印或打印。
麻省理工学院教授保拉·哈蒙德、安吉拉·贝尔彻、常业明(音译)和研究小组同事共同负责此项研究,他们指出,据我们了解,这是用于制作和安置微电池电极的第一个微接触打印实例,同时这也是首次装配病毒用于微型电池制造。该研究报告发表在《美国国家自然科学院学报》期刊上。
贝尔彻说,“目前研究小组已建造并测试了微型电池所需三个部分中其中两个,该技术自身并不涉及任何昂贵装置,同时该实验需要在室温下完成。”微型电池包括两个相反电极——阴极和阳极,它们由电解液进行隔离。在当前的研究状态中,麻省理工学院的研究小组已建立了阴、阳极和电解液。首先,研究小组在光亮、橡胶材料上使用一种叫做“软平版印刷术”(soft lithography)的普通技术建立微型电池接头模型,这些微型电池接头的直径仅有4—8微米。在电池接头的顶部,研究小组堆积了多个双聚合体层,其作用是固体电解液和电池离析器。接下来,将病毒自装配在电池接头的聚合体层顶部,最终形成阳极。这样便形成了一个微型电池接头盖印,每个电池接头都覆盖着电解层和氧化钴阳极。
75、辣椒产生辣椒素避免真菌攻击
今年8月份,一项科学研究显示,辣椒产生辣椒素主要是用来保护它们不受真菌的攻击感染,辣椒素是形成辣椒辛辣味道的主要化学物质。据悉,研究人员对玻利维亚超过200英里长区域中的辣椒的辣椒素浓度和真菌病害率如何变化进行了调查,从而得出了上述结论。辣椒容易受到在其表面打洞取食的小虫传播的真菌的感染。一旦真菌进入果实中,即便是微量的真菌也足以毁掉辣椒种子。
76、欧洲最古老的“先驱人”骨骼有120万年历史
今年3月份,西班牙科学家表示,他们确认去年在西班牙发掘出来的人类早期鄂骨化石,是迄今为止在欧洲发现的最古老的人类化石,由此推断人类在欧洲生活的历史超过了120万年。
2007年6月,考古学家在西班牙北部阿塔普埃尔卡山区发掘出一个人类鄂骨化石、以及一些简单的石器工具。经过研究考证,科学家认定,这些化石是迄今为止在欧洲发现的最古老的人类化石,时间为大约120万年前。这比1994年在该地区发现的“先驱人”还要早40万年。而“先驱人”此前被认为是欧洲最古老的人类。在此之前,考古人员在西班牙、法国和意大利都发现了人类活动的迹象,时间可以追溯到大约100万年前,但是一直以来只有动物遗骸和石器工具,从没能找到过任何人类遗骸。
在这次考古发现中,科学家还惊奇地发现有一块打火石的薄片植入了动物骨骼里,并由此推断,原始人类把打火石当作天然的刀具来使用。
77、世界最早的计算机源自两千年前古希腊文物
今年12月份,美国科学家发现迄今世界上最古老的计算机竟源自2000多年前古希腊的一件文物,实际上这是一个装有刻度盘、齿轮和嵌齿的计算装置。
科学家乔·马扎特撰写的《天堂解密》中曾介绍过古希腊时期的计算机——“安蒂基塞拉”,它主要是一种计算时间的装置。据悉,该装置发现于1900年爱琴海底的潜水勘测中。美国耶鲁大学德雷克·德索拉·普赖斯教授在20年里,利用X射线扫描技术透视其内部的工作状况,最终掌握了它的真实用途。它可以向人们展示从地球上观测太阳、月球和其他星体的运动状况,实际上是一台计算太阳和月亮日历的计算机。主轮转动一圈等于一个太阳年,较小的齿轮则显示太阳和月亮以及最重要的恒星上升时的位置。
这个世界上最早的计算机表明希腊科学家已使用此类的一系列仪器着手天文学研究。据称,在最早计算机存在的同一时期,古希腊数学家、物理学家和发明家阿基米德曾设计了一个球形天文学装置。目前,一些科学家大胆推测,这个世界最早的计算机很可能是由阿基米德设计发明的。
78、遥远星系发现壮观“气体灯丝”
今年8月份,英国剑桥大学的科学家发现距离地球2.35亿光年的星系中呈现出“灯丝”结构,这种太空结构是围绕椭圆状星系NGC 1275中心位置的丝状气体。该丝状气体结构的质量是太阳的100万倍,气体灯丝宽200光年,经常令人惊讶地径直延伸至2万光年的距离。天文学家长期置疑这种气体灯丝的易脆性,已有1亿年历史的该太空结构如何幸存于苛刻的太空环境中,但目前天文学家们不能完全地看清这些气体灯丝结构,从而执行有效性研究。
剑桥大学卡罗尔·克劳福德博士说,“我们从地面上进行观测时,总受到地球大气层的云层干扰。而哈勃望远镜所拍摄到的这组图片非常清晰,我们能够进行精确测量,并研究该气体灯丝结构的成份。如果某些太空结构非常稀薄,且天然性易脆。那我们目前需要认识到它的易碎程度,以及需要多强的磁场力量进行维持。”
这些气体灯丝从星系中心延伸至英仙座星系,该星系是一个充满“敌意”的高能量环境,其内核具有强大的重力潮汐牵引力。通常在这种综合力量作用下,气体灯丝应当在短时间内被撕裂,导致它们瓦解成为恒星。然而令科学家费解的是,气体灯丝却能够抵御如此恶劣的环境长达1亿年以上。
79、远古啮齿动物体型比牛大
今年1月份,乌拉圭古生物学家发现,大约在400万年前,地球曾经生活过一种体重达1吨的巨型老鼠,体形有如一部汽车,远比牛大,主要在南美洲的沼泽地带出没,堪称啮齿类家族中的巨无霸。
乌拉圭国家自然历史和人类学博物馆的里德内特博士和蒙得维的亚物理研究所的布兰科博士日前在英国皇家协会《进化》月刊上刊登论文称,他们和其他古生物学家在乌拉圭河床地区石滩上一块破裂的巨石中,发现这个头骨化石。该具头骨长53厘米,门牙长逾30厘米,其中10厘米部分外露,可能充当对抗食肉动物的武器,或者像现在的海狸一样啃食木头。
布兰科博士对这具头骨进行研究后发现,它属于一个以前从未见过的生物。两位博士为新发现的远古啮齿动物取名“硕鼠”。现在,科学家已对这个老鼠家族中的巨无霸的头骨进行分析,分析结果显示,它有可能是天竺鼠和海狸杂交后的产物。
80、植物油和尿液制成新型自愈型橡胶
橡皮条可以被延伸其原本长度的数倍,并最后反弹至初始状态,但是如果将橡皮条切断或损坏,橡皮条则无法恢复。目前,法国科学家研制出一种被切割破坏后仍能“自愈”的新型橡胶,该技术将对于服饰和玩具的自我修复带来希望。据悉,制造这种自愈型橡胶的原料十分特殊,它是由植物油和尿液制成的。
81、能够拆散后自组装的机器人
目前,美国科学家设计一种新型机器人“ckBot”由15个部分构成,当它被拆散后又可以自已重新组装起来。这款机器人的设计师是美国宾夕法尼亚州大学GRASP实验室机械工程教授马克·伊姆(Mark Yim)称,它非常像科幻电影《终结者2》中的金属液体机器人T—1000。在ckBot实际操作时,该机器人上装配的摄像机和内部传感器发布指令,可以将分散的模块进行翻转扭动,彼此间进行靠拢。
82、新型免疫系统武器:人体内脏的DNA“弹弓”
今年8月份,美国和瑞士科学家研究揭示了嗜曙红细胞(eosinophil,白细胞的一种)帮助机体抵御细菌感染的机制。研究发现这种细胞能被细菌激活,用类似“弹弓”的方式释放出线粒体DNA,创建成一张“网”捕获并杀死细菌。
嗜曙红细胞仅占人体白细胞组成的1%·3%。此前,科学家已经知道它们有助于人体防御寄生虫,但对于其在免疫系统中的具体角色并不清楚。与其它种白细胞遍布全身不同,嗜曙红细胞只发现于消化道等特定区域。目前科学家们发现当嗜曙红细胞受到细菌感染的刺激时,它们会如弹弓发射一般,快速分泌出线粒体DNA。线粒体DNA会绑定在颗粒蛋白上,形成一张能够捕获并杀死细菌的网。
不过,嗜曙红细胞释放的有毒蛋白并不总是对机体有益,它也会损伤附近的组织。比如某些种类的哮喘和克罗恩氏病就要归因于嗜曙红细胞。
83、超强纳米纸
美国佛罗里达州立大学的科研人员正在开发一种神奇的纳米纸,这种纳米纸看上去像复写纸,比重是钢的十分之一,强度却能高达钢的500倍。科研人员认为,这种纳米纸未来有望为从电视到飞机的制造带来革命性的变化。据称,这种神奇的纳米纸名叫buckypaper,它由粗细只有人头发直径五万分之一的管状碳分子制成,具有铜一样的导电和散热性能。佛罗里达州立大学的科研人员表示已在研制方面取得重要进展,buckypaper有望很快走进人们的现实生活。据说,用buckypaper这种复合纳米材料可生产更轻、更节能的飞机和汽车、效能更强大的电脑、清晰度更好的电视等多种产品,从而有可能引发材料学和制造业的一场革命。
84、9000年前就有乳业加工
考古学家曾长期认为古代人类饲养家畜获得相应食物之间存在着拖延滞后,目前,一项研究显示9000多年前,人类就懂得如何让家畜犁地,并获得家畜乳汁。考古学家在英国北安普敦郡的考古遗址发现铁器时代等不同时期的盛放牛奶的陶器碎片,进而证实人类进行家畜乳汁生产的历史可追溯至9000年前。
85、印尼霍比特人的争论仍在继续
英国伦敦帝国学院进化动物学家林德尔·布朗厄姆和马塞尔·卡尔迪洛在6月份出版的《生物学通讯》上发表文章称,电影中出现的“霍比特人”,也许是原始人类的一支,由于进化压力才演变成矮小体型。这为印尼富有争议的“霍比特人”真实存在说补充了新证据。
他们指出,一种“岛上原则”是造成这支原始人类演变得矮小的原因。“岛上原则”指由于岛屿上食物数量有限,体型较小的物种能更好存活,之后逐渐演变为较大型物种;相对地,较大体型物种则因食物不足面临严酷生存挑战,逐渐变得矮小,这是因为食物需求量小的物种拥有更大的生存优势。
但同时关于印尼霍比特人争议仍在继续,许多学者认为这可能是一种病态远古人类。并不是一种新发现的远古人种。
86、人体大脑记忆如同相片存储器
数十年以来,认知科学家知道人们可以识记十年前的大量图片,但是美国麻省理工学院的研究人员发现人体大脑记忆功能要更加强大。今年1月份,认知科学家奥德·奥利瓦(Aude Oliva)的研究小组重新进行了一项上世纪70年代曾进行的实验:用4个小时时间研究14个测试者浏览3000张图片,然后立即问询测试者相关图片的具体信息。结果显示,人体大脑的记忆功能如同相片存储器一样,最易区分的图片准确识别率为92%,中等识别难度的图片识别率为88%,最难识别的图片识别率为87%,其中一位测试者的识别率竟然高达98%。
87、快速受精揭示开花植物多样性之谜
目前据科学家评估,世界上有已知的270000种已知被子植物,或开花植物,但仅有大约900种裸子植物,其中包括针叶树、苏铁纲植物和银杏树等不开花植物。美国田纳西大学诺克斯维尔分校进化生物学家约瑟夫·威廉姆斯(Joseph Williams)称,被子植物和裸子植物之间的差异性在于被子植物存在至关重要的受精过程。
他研究显示,被子植物通过花粉管携带花粉中的精子与卵子快速结合,因此形成了世界上开花植物多样性。
88、细菌可以控制气候
美国路易斯安那州大学生物科学系副教授布伦特·克里斯特纳(Brent Christner)表示,在全球范围内降水区域的大气层中有一种非常有效的“造雨细菌”。它们能够形成冰晶体,而这种冰晶体在云层中是形成雨雪的重要元素。
这种存在于大气层中的细菌被称为“造雨细菌”,可能引发形成云层中的冰核颗粒,进一步影响全球气候水循环。这项研究具有重要意义,填补了人们对大气层冰核科学性理解的空缺。该研究报告将发表在11月17日出版的美国《国家科学院学报》(PNAS)期刊上。
克里斯特纳的研究小组还包括该大学实验统计系的凯文·麦克卡特(Kevin McCarter)、罗格曼·凯(Rongman Cai),以及法国农业科学研究院(INRA)和美国蒙大纳州大学的合作研究员,他们之前曾证实在大气层降水中存在着冰核细菌,但是对于其来源仍存在许多疑问。克里斯特纳说,“为了证实冰核细菌,我们对比了大气降水物中生物冰核和伴随沉淀喷雾中化学成份之间的相互关系。”最终,喷雾中的化学成份揭示了其来源的信息,以及生物冰核起源的潜在环境。他指出,使用我们的研究模型精确地预测出大气降水物中生物冰核的含量,这项研究首次显示大气层中生物冰核的分布状况,相关的研究数据将对其他研究领域具有很大的帮助。
89、世界上最古老的箭头距今6万年
今年5月份,研究人员报导称世界上最古老的箭头发现于现今南非的东海岸,距今至少有60000年历史。这一时期正值铁器时代,远古人类通常是将这种箭头装配在矛上,用于捕杀猎物。而在20000年前南非地区的人类主要以弓箭猎射为主,并通过猎杀的动物换取其他的食物。南非威特沃特斯兰德大学考古学家林恩·瓦德雷(Lyn Wadley)使用显微镜对这些石制箭头进行了观测,他发现这些箭头被削得十分锋利,其箭头呈现出很强的对称性。
90、鸭嘴兽具有爬行动物、鸟类和哺乳动物的基因特征
鸭嘴兽长着鸭子的嘴和脚;下蛋却又用母乳喂养后代;一半时间生活在陆地上,一半时间又待在水中……集如此多的古怪特性于一身,难怪当这种澳大利亚特有的动物刚被介绍给欧洲人时,许多著名的生物学家会认为,鸭嘴兽不过是一个拼凑出来的噱头。虽然科学界早已接受了鸭嘴兽的独特存在,但直到今年5月份,由美国华盛顿大学韦斯利·沃伦率领的研究小组成功破译了鸭嘴兽的基因图谱,它在进化树中的精确位置才得到确定。通过比对鸭嘴兽与其他动物的基因图谱,研究者指出,乳汁的产生开始于距今1.66亿年前,那时,哺乳动物刚刚从蜥形类动物中分化出来,鸭嘴兽的祖先就出现于这个阶段。此外,在许多与功能相关的基因上,鸭嘴兽既拥有哺乳动物的类似基因,也拥有鸟类的类似基因。
91、基本面部表情需要至少10种面部肌肉协同合作
人类表达基本的面部表情需要哪些面部肌肉的协助工作呢?英国朴茨茅斯大学心理学家布里奇特·沃勒(Bridget Waller)进行的一项研究显示,人体面部基本的6种表情表达需要至少10种肌肉的协同合作。他想理解生物学基本上人们如何表达情感,而这些情感表达时又会关联着哪些面部肌肉组织。据悉,他分析的这5种基本面部表情包括:高兴、悲伤、恐惧、愤怒、惊奇和反感。
92、3.8亿年前“鱼妈妈”化石
今年5月份,科学家发现了3.8亿年前一条即将生育幼仔的盾皮雌鱼化石,这是迄今发现最古老的胎生鱼化石。虽然这条雌鱼已经死亡,但是从化石标本上可清晰地看到一条即将出生的胚胎幼仔和母亲的脐带相连。
这项研究使远古鱼类胎生的历史向前追溯了2亿年,支持了脊椎动物体内受精起源于远古鱼类的观点。澳大利亚维多利亚博物馆古生物学家约翰·朗说,“当我第一次看到雌性鱼化石标本中包含着胚胎幼仔,我非常吃惊。通过研究最早期脊椎动物交配,我对此项研究渐渐理解了,远古鱼类不仅会在水中排卵,还会在水中交配胎生幼仔。”
这个化石标本是一种叫做“Materpiscis attenboroughi”的盾皮鱼,它现已灭绝,在4.17—3.54亿年前泥盆纪时期,这种下颌可以咬碎骨骼的盾皮鱼分布在海洋世界之中。在澳大利亚研究委员会投资的一项科学勘测探索中,朗和同事们在戈戈地岩层发现这一远古鱼类标本,戈戈地岩层以埋藏丰富鱼类化石而闻名。在Materpiscis attenboroughi生活的时期,西部澳大利亚海域的热带暗礁中生存着许多海洋生命。
这条远古雌性盾皮鱼长度不足10英寸(25厘米),其腹内的幼仔是成年鱼体的25%。昆士兰州立大学的史蒂文·索尔兹伯里说,“相对于母体大小,胚胎幼仔的身体较大表明这种鱼类幼体出生时就是成型的,这种生殖策略可以避免幼仔出生后被其他大型鱼类掠食。”
93、地球发出神秘声音
10年前科学家发现地球持续发出嗡嗡响声,是一种完全不被人耳所查觉的声音,这就像在演奏一场巨大、异常安静的交响乐,但是这种嗡嗡声音的来源仍是一个谜团。目前,科学家在嗡嗡声音中有了意想不到的重大发现,将有助于揭示其中的秘密。
地球持续释放出嗡嗡声音,却无法被人耳所听到,甚至当地震发生时人耳也不会听到这种神秘声音。据悉,研究人员是在10年前通过一种叫做“地震检波器”的科学仪表首次发现这种地球的神秘嗡嗡声,当时他们称这是地球的“嗡嗡之音”。
研究人员猜测这种声音可能来源于处于搅动状态的海洋,或者是煽动的大气层。为了寻找更多的线索和证据,科学家们对德国黑森林观测台的异常安静地球倾听研究所的分析数据进行了研究,这些资料的总结得到了中国和日本科学家的帮助。之前研究人员发现这种嗡嗡声音所形成的振动是一种“类球体”类型,虽然这种声音无法被人耳所探测到,但它基本上可平息岩石上下移动所产生的震动。目前,嗡嗡声形成的振动的成形大致上像一个环。科学家们其实期望能够揭示这种神秘嗡嗡声音的振动类型,但是这种环状波的能量就如同类球体一样非常强大。
这项发现将使研究人员不得不重新思考地球嗡嗡之音的形成原因,他们认为类球体振动可能由地球上向下的挤压作用力所形成,这些压力来自于海洋或大气波。这种扭曲环状现象可能由地球表面的切变力导致,地球表面的切变力可能源于海洋、大气层或者是太阳。德国斯图加特大学地球学家鲁道夫·施尼德瑞格说,“未来关于地球神秘嗡嗡之音的研究将更富有挑战性,这是非常微弱的声音信号很难被测量到,该声音的激发原理可能归咎于一个复杂系统的多样化交互作用。”他指出,更好地理解这种神秘声音将有助于分析地球的陆地、海洋和空气是如何进行交互作用。目前施尼德瑞格将这项研究报告发表在3月20日出版的《地球物理学研究学报》上。
94、海藻制造遮光晒剂
苏格兰海岸炎热日子里散发的气味就如同游泳池内一样,这种气味主要是碘。然而并不是化学性物质氯气。今年5月份,苏格兰海洋科学学会大气层科学家表示,虽然碘是创伤消毒杀菌剂,起到对水质的清洁过滤作用,实际上这些碘主要是由海藻制造的,其作用是为海藻遮光防晒。
95、土卫二存在有机物质
目前,科学家观测发现从土星的卫星土卫二(Enceladus)中以超音速喷出的大块羽状水汽和冰粒可能来自土卫二冰面下的液态水,这意味着土卫二可能有支持生命存在的条件,即使只是微生物。
今年3月,NASA“卡西尼”号宇宙飞船飞过土卫二表面时收集了图像数据以及冰和水汽的样本。NASA喷气推进实验室(JPL)的研究人员对“卡西尼”号宇宙飞船拍摄到的图片进行了研究,认为从土卫二中喷出的大块羽状物里含有水汽,这表明土卫二也许蕴含着一个地下水库。
研究人员计算出这些羽状物的运行速度大约在每小时1360英里以上。该研究负责人、喷气推进实验室研究员康迪斯·汉森表示,这些羽状物喷出的速度比音速还快,如果没有液体,要达到这个速度将非常困难。但是汉森也指出,这项研究成果是证明土卫二上存在液态水的有力证据,但并不是最终证据。汉森说:“我们认为液态水是生命存在不可或缺的,更多的证据已证明土卫二存在着液态水。当然你(生命存在)还需要能量、营养和有机物质,看上去那里有这些物质。但是那里是否真的存在生命,我们还无法说。”
96、1000多年前出现远途海运货易
美国麻省理工学院的研究人员表示,1000多年前厄瓜多尔商人通过木筏将商品从厄瓜多尔送到墨西哥后再返回,其航程共计6400公蚖。在此之前考古学家曾置疑为什么具有南美洲风格的人工制品仅出现于墨西哥,而在墨西哥和厄瓜多尔之间却找不到。依据这项最新发现,科学家意识到当时可能存在着海运货易。
97、冥王星被划为“类冥王星体”
在两年前被太阳系开除后被降级为“矮行星”的冥王星有了新地位,国际天文联合会6月10日正式宣布冥王星将同一些“矮行星”一起被称为“类冥王星”天体。国际天文联合会辖下的“小天体命名委员会”在挪威首都奥斯陆举行会议,会后发表声明指出,冥王星与厄里斯(Eris)应归为“类冥王星”新类别。
根据国际天文联合会的定义,“类冥王星”是指绕着太阳轨道运转,轨道平均距离大于海王星,质量约相当于地球1/12000,围绕太阳运转周期在200年以上且自身重力须能使其形状维持圆球形的矮行星。“类冥王星”在运转时,不会撞击其他星体。国际天文联合会大会2006年8月24日投票决定,不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星,而将其列入“矮行星”。
98、栉水母可能是地球上第一种动物
一项针对动物进化史的最新研究表明,地球上第一种动物可能比科学家以前想象的结构更为复杂。这其实是一种颇为神秘的动物,研究人员只能通过对其化石和现存动物的分析研究推断出它的各种形态特征。
这项研究的经费来自于美国国家科学基金会(NSF),4月10日出版的《自然》杂志将对该研究进行详细描述。研究采用最新的高能技术用以分析海量遗传数据,确定了动物生命树底部的最早分离时间。“生命树”(the tree of life)由进化论创立者达尔文提出,是各物种间进化关系的一种分等级表现形式。
这项研究中最惊人的发现之一是,栉水母在海绵(一种水栖的海绵纲无脊椎海生动物)之前就同其它种类的动物中分离,并发展了自身的进化途径。最新研究发现对有关动物进化树底部结构的传统观点构成了挑战。这项理论将结构简单的海绵视作从生命树最早分离的动物。领导这项研究的邓恩说:“这确实令人惊讶不已,以至于我们刚开始认为是我们自己的研究出现了什么错误。”
但是,邓恩研究小组在反复检查研究结果,并增加了更多的数据后,他们的研究结果仍表明,拥有组织和神经系统的栉水母(comb jelly,一种会发光的水母)在无组织、无神经的海绵体之前,就已同其它动物分离,建立了自身进化道路。邓恩表示,结构相对复杂的栉水母出现在生命树底部,这本身表明地球上第一种动物可能比科学家以前想象的更为复杂。
99、木星上的“红斑”之谜
木星不但是太阳系中最大的行星,而且其大气运动过程也极其的神秘,尤其是著名的“大红斑”更是让无数科学家感到困惑不已。多年前,科学家们发现在木星上又形成了一个新的红斑,只是体积要稍小一些。就在学者们对新红斑形成的机制感到困惑之际,美国天文学家又宣布了一个令人感到惊奇的消息:他们在木星大气中观测到了第三个红斑。
根据现代科学理论,“大红斑”是木星大气中一片压力非常高的反气旋构造,其现在东西长度为24000·40000公里,南北长12000·14000公里。该构造的尺寸以前还要大得多,然而自20世纪以来,其体积已缩小了一半。“大红斑”自身也处于快速的旋转之中,平均每6个地球日便可旋转一周。
至于“大红斑”色彩的具体成因目前还是个未解之谜,但可以肯定的是,这与其化学成份存在着密切的联系。行星学家们认为,其色彩可能是太阳紫外线与木星大气中的有机分子或是硫化物相互作用的产物。
100、史前巨鲨撕咬力竟超过霸王龙
科学家已发现地球历史上具有最强撕咬力量的物种——史前巨型鲨鱼“Megalodon”,其牙齿撕咬力量甚至超过了霸王龙。“Megalodon”在希腊语中的意思是“大牙齿”,它的身体可生长至50多英尺,体重达到110吨,是现今其近亲大白鲨的30多倍。澳大利亚新南威尔士大学生物机械学家、古生物学家斯蒂芬·朗伊称,化石证据表明这种远古巨齿鲨鱼通过撕咬大型鲸的尾部和鳍,可实现对鲸的猎杀。
为了分析大白鲨和“Megalodon”的撕咬能力,研究人员使用复杂精湛的计算机技术,包括模拟机翼、桥梁和航天飞机的工程学软件。朗伊和同事们基于8英尺长雄性大白鲨尸体共同开发的这个3D数字模型,重建了鲨鱼头骨、口腔的近200万个微型连接组件。朗伊说,“这需要通过大量的计算机功能分析相关的口腔骨骼样本,因为你将处理生物学上所有复杂外型的骨骼结构。”
过去科学家们曾尝试描绘大白鲨的撕咬力量有多大,看来人们很大程度地低估了大白鲨的撕咬能力。经计算,体型最大的大白鲨的撕咬力可达到2吨,这是非洲狮的3倍,人类的20倍。朗伊称,大白鲨是迄今地球存活物种中撕咬力量最强的物种之一,尽管杀手鲸和大型鳄鱼也具有很强的撕咬力量。和大白鲨同样强壮的是现已灭绝的近亲祖先——巨齿鲨,巨齿鲨的撕咬力量是大白鲨的6—10倍,这也足以表明它们是地球历史上最可怕的掠食性动物。相比之下,科学家认为有“暴君蜥蜴”之称的霸王龙并不是巨齿鲨的敌手。霸王龙最大的撕咬力量可达到3.1吨,比现今的大白鲨强一些,但却无法与巨齿鲨相匹敌。