盘点2022年那些奇特的科学研究
来源:返朴
发布时间:2023-01-04
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2022年严肃的科学界给大家带来了不少新奇、搞笑、甚至诡异的研究,科学家们不仅脑洞大开,更是努力将一些科幻小说中的设定搬入现实。

编译 | 小叶

动物,总能超越人类想象

鱼车冲冲冲!

如果鱼儿会驾驶,它们喜欢开什么?2022年1月,以色列科学家给鱼缸按上轮子,教会六条金鱼在地上驾驶鱼缸,鱼儿终于登陆了!**[1]**它们毫不费力地“驾驶”着专门适合鱼类驾驶的鱼动车(Fish-Operated Vehicles,简称FOV)顺利抵达目的地,享用美食奖励。所以,你可能会问,金鱼怎么驾驶的呢?金鱼在水缸中游动,能够目视到目标,它会引导鱼缸的移动方向,向着目的地的方向移动,FOV因此也往同一方向去。研究人员说,在训练了几天之后,金鱼成为了优秀的驾驶员,它们不仅能顺利驾驶到目的地,还能避开障碍物和死胡同,也不会转错弯。那为什么要教金鱼驾驶呢?科学家希望理解动物在陌生环境中的导航能力。

视频1 金鱼开车【请前往“返朴”公众号观看视频】

“吃我一击!”

2022年11月,科学家发现澳洲“阴郁”章鱼(Octopus tetricus)名副其实,它们一不开心就互相“投掷”撒气**[2]**。澳大利亚和美国科学家在澳大利亚杰维斯湾(Jervis Bay)拍摄下一系列视频,在视频中,这种头足类动物会故意向另一只章鱼投掷泥沙和贝壳。它们会先收集齐泥沙贝壳,摆出一个非常特别的姿势,然后从被称为“虹管”(siphon)的管状结构中一口气喷出去。因此科学家相信它们的投掷实属刻意行为。这是科学家第一次看到章鱼相互扔东西,并且它们更喜欢抛射淤泥。在长达24小时的视频中大约有10只章鱼扔了102次,雌性和雄性都尽情参与。雌性投得更多,大约占三分之二,而且准头还不差,一只雌章鱼在1小时内扔了17次,其中9次击中对手,包括8次打中了附近的另一雌性,1次打中了斗得最欢的雄性。而被“攻击”者则会做出一些防御或躲避行为。

视频2 章鱼喷射【请前往“返朴”公众号观看视频】

断尾也不能耽误找对象

这项研究虽然发表于2021年11月,但荣获了2022年的搞笑诺贝尔生物奖。这是一个关于死亡与爱的悲惨故事,主人公是南美毒蝎——无支蝎(Ananteris),若不幸落入天敌之口,它们会像壁虎一样断尾求生。捡回一条命的无支蝎也因此付出惨重代价——余生永久丧失排泄能力,因为被舍弃的组织中包含肛门、部分肠道等后端消化系统。这只可怜的蝎子会经历数月便秘,最终相当痛苦地死去。来自巴西的科学家很关心在生命最后的那点时光中,断尾和便秘对蝎子的跑动以及交配是否有影响**[3]。结果发现无论雌雄短期内,断尾对跑动没有影响,而长期来看只有雄蝎的跑动速度变慢了。不过,长期便秘并不影响跑速。至于找对象,情况并不乐观:雄蝎断尾时间一长,跑得慢了,对象确实“难追”;其次,身体欠佳的雄蝎在求偶时的表现也不好;最后,尽管断尾雄蝎仍有繁殖能力,但研究人员推测,积聚在体内的粪便可能导致精囊变形,致使功能受损[4]**。总而言之,断尾之后越往后拖,雄蝎越难留下后代,找对象,还得趁早。

2022搞笑诺贝尔生物学奖得主演示断尾求生。

鹦鹉vs人类:垃圾争夺战

上世纪30年代,为了食物和淡水资源,澳洲军队曾举起武器(两挺机枪和1万发子弹)和他们的国鸟鸸鹋(emu)结结实实打过一战,结果人类耗尽弹药也只不过打死了几只,以全军撤退告终。现在,又有一支新的种族加入对抗人类的阵营:葵花凤头鹦鹉(Sulphur-crested Cockatoo)。而这次争夺的目标竟然是城市垃圾,没错,就是垃圾!人类丢弃垃圾,而鸟类大快朵颐。2022年9月,澳洲和欧洲科学家发现人们和鸟类目标不同却统一的行为:打开垃圾桶盖扔垃圾vs吃垃圾**[5]**。聪明的鹦鹉用喙撬起垃圾箱盖,将盖子翻过去,彼此间还相互传授这一翻盖技巧。与此同时,为了保护垃圾不再被翻出来,澳洲人使用重石头、水瓶、绳索和棍棒以驱赶鹦鹉,但狡猾的对手总能及时调整对策,一来一回打得不亦乐乎。其实,该研究的目的在于了解不得不与人类共存的动物会如何改变自己行为,并传授给其他同伴,它们所建立并传播的复杂文化(人类眼中的“战争”)有助于其适应不断变化的人类社会。

人类,总要超越极限

最古老的截肢手术

想象一下,如果不打麻药就进行大腿截肢手术会是什么样;再想象一下,能用的手术工具只有石块和木头,结合这两大恐怖场景,你可能会理解3.1万年前印度尼西亚婆罗洲岛上一名年轻狩猎采集者的遭遇了——这是我们目前已知的最古老的外科手术。2022年9月《自然》发表的论文对此做了详细描述**[6]**。澳大利亚和印度尼西亚科学家在一座石灰岩洞穴中挖掘出一具古代遗骸,死亡时间距今约3.1万年(旧石器时代晚期)。这具遗骸有两个最显著特征:左小腿缺失了约三分之一,但胫骨与腓骨截面整齐,说明是精心切割的结果;而且截面还显示出愈合后的骨痂,说明切割处经过清洗以避免感染。科学家由此推断,此人身前可能经历过一场腿部截肢手术,而实施手术的医生应该掌握了腿部解剖结构、肌肉以及血管系统的详细知识与手术技巧,并且懂得术后护理,防止患者大出血而死。

左胫腓骨截面显示出愈合后的骨痂,科学家认为这是经过复杂手术后的结果。丨图片来源:Nature

“快乐”过敏症

过敏困扰着很多人,人们会因各种奇奇怪怪的东西过敏,但下次花粉季让你痛不欲生时,可以想想还有比你更倒霉的家伙:有人会对自己的性高潮过敏。2022年10月报告的一份病例中**[7]**,一位平日健康的27岁美国男子在泌尿科就诊时说自己每次鱼水之欢或自行解决之后都会出现类似流感的症状,包括咳嗽、打喷嚏、淋巴结肿大以及前臂发痒出皮疹。这个可怜虫从18岁起就出现了这样的反应,当时他患上了附睾炎,睾丸内输精管肿胀疼痛,因此也尽量避免发生亲密关系。医生诊断出他患上了性高潮后疾病综合征(POIS),属于不到60份记录在案的病例之一。在考虑了可能的治疗方法之后,具体包括给他注射自己经稀释的精液,医生选定了非常简单的抗组胺疗法,患者服用了过敏者常用的非索非那定。治疗奏效了,该男子后来报告说自己的过敏症状减轻了90%,也能追求正常的性生活了。

一场成功又失败的移植手术

异种移植,指将活细胞、组织或器官从一个物种移植入另一物种。该过程凶险万分且极具挑战,成功的最大障碍便是免疫系统产生的排异反应。2022年1月美国马里兰大学医学中心的专家对外宣布成功为57岁的大卫·本内特(David Bennett)实施经过基因编辑的猪心脏移植手术。本内特患有心力衰竭,已进入终末期,时日不多的他面临两个选择:要么死,要么移植,他选择了后者。研究团队首先敲除了猪心内可能引发免疫排斥的4个基因,然后插入了来自人类的6个基因以进一步降低排斥风险。经过8个多小时的手术,这只来自1岁小猪的基因编辑心脏在本内特心里安了家,术后的一段时间内,本内特表现良好,甚至还有精力看比赛。手术成功的消息一天之内火爆全球,各国媒体争相报道,大家都认为这是人类医学史上值得记下的精彩一笔。然而好景不长,本内特“续命”两个月后病情突然恶化,接受姑息治疗没多久就离开人世。7月团队在《新英格兰医学期刊》上发表论文**[8],尸检结果发现肌细胞坏死、间质水肿以及红细胞外渗,但没有发现典型排斥反应应有的微血管血栓,目前团队仍在深入调查中。尽管“异种移植成功手术”昙花一现,但医学实践从来不是一蹴而就,科学家坚持不懈地探索,并相信终能克服异种移植带来的挑战,挽救更多人的生命。[9-10]**

当科幻照进现实

会玩游戏的脑细胞

“缸中之脑”是一个著名的思想实验,10月发表在《神经元》(Neurons)上的论文则报告所培养的“盘中大脑”(DishBrain)成功学会打乒乓球。**[11]**来自澳大利亚、英国和加拿大的研究团队专攻合成生物智能(SBI)系统的研发,他们首先利用人类干细胞培养出脑神经细胞,并且加入了一些来自小鼠胚胎的神经元,将总共80万个脑细胞置于培养皿中的高密度多电极阵列上,并通过电信号刺激将脑细胞与虚拟电子游戏Pong连接起来。阵列分为上下两半,上半部分阵列的神经元通过电信号刺激感知乒乓球的位置,电信号频率则告知乒乓球相对球拍的距离,而下半部分神经元分成左右两块区域,通过放电控制屏幕上球拍的上下运动。随后,研究人员设定了奖惩机制:当神经元成功指挥球拍接到球时,电极会向大脑发送可预测的信号反馈作为奖励;若错失了球,则发送不可预测的随机刺激作为惩罚。整个过程中神经元的行为表现符合“自由能原理”(简单来说即大脑更青睐可预测的未来,并努力避免“出其不意”),最终在短短5分钟内,这盘没手没脚的神经元仅通过十来个回合就能在虚拟的电子世界中把乒乓球打得有模有样,听上去有点儿黑客帝国那味儿了,不过目前还不知道它们是否真心喜欢打乒乓球。

视频3 合成脑细胞玩Pong【请前往“返朴”公众号观看视频】

死蜘蛛机器人

害怕蜘蛛的朋友们可以跳过不看。

2022年7月,美国科学家借用狼蛛尸体造出一种可怕的“机器人”——毛骨悚然的“僵尸机器人”[12]。狼蛛拥有独特的生物构造,不同于人类通过肌肉来运动,狼蛛的身体明显分为两大部分,前部分称为“头胸部”(prosoma),蜘蛛可挤压头胸部将内部体液注入特定关节,透过增压来张开自己的大长腿。所以,为了复活这只蜘蛛,团队用针和强力胶封住其头胸部,将空气取代体液注射入腿中,增压可撑开蜘蛛腿,而减压则让腿部收缩。如此一来,蜘蛛变得像抓娃娃机里面的抓手一样,成为可拾取物件的机械“抓手”。不过,吓唬小孩儿不是开发出这种死灵机器人的唯一目的,科学家表示还有潜力用于电子制造,或者在野外成为抓捕昆虫的巧妙陷阱。

视频4 死蜘蛛机器人【请前往“返朴”公众号观看视频】

鼠脑?人脑?

大半鼠脑、小半人脑的情况现实吗?2022年10月,一篇发表在《自然》期刊上的研究表明,美国斯坦福大学的研究人员将体外培养的人类皮层类器官(cortical organoids)成功移植到发育中的大鼠初级体感皮层文**[13]。移植之后这些类器官细胞继续生长,并与大鼠自身的神经回路整合起来,最后大鼠大脑内六分之一的神经组成来自人类脑细胞。研究人员采用光遗传学技术让人脑细胞放电,以调节大鼠的奖励寻求行为。他们希望通过这种方法更详细地探究与人类神经疾病和精神疾病相关的大脑过程。但是,有科学家提出了一个关于物种界定的伦理问题:长了一部分人脑神经元的大鼠还是大鼠吗?从细胞层面上来说,这些大鼠已经不再是100%纯粹的大鼠了。接下来又引出另一个问题:既然如此,那么物种改变的评判标准是什么?研究团队目前并不担心伦理问题,因为他们完全遵守了现有人类细胞向动物移植的规定。[14]**(参见《人脑细胞植入鼠脑,能让我们更好地理解大脑吗?》)

人脑类器官(亮绿色)被移植到新生幼鼠的大脑中丨图片来源:Nature

忽悠,接着忽悠

要装就装科学家

如果你是社交媒体上的“专家”,看似思想深邃,实则废话文学,那么冒充科学家效果会更好。2022年2月发表的一项研究显示,我们更相信科学家而不是“心灵导师”说出的话。[15]研究人员使用在线的“新世纪废话生成器”将流行语结合到一起,生成了一些听上去很深刻的话语。随后在24个国家展开测试,结果发现如果这些话出自科学家之口,而不是什么“心灵导师”,人们便更容易相信。研究人员将这种现象称为“爱因斯坦效应”(聪明人说什么话都是对的)。从某种角度来说,论文作者表示这一结果很鼓舞人心,因为这表示无论任何宗教、文化背景,我们更相信科学家而不是鸡汤大师的话。

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参考文献

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

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

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

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

[5]

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




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