重返月球第一步,商业公司打前站

太空机器人公司的着陆器概念图,可携带最多265千克载荷着陆月球。NASA已经选定这家公司,以及其他8家公司,共同参与竞标商业月球探测计划。图片来源:NASA

11月30日,美国航空航天局(NASA)选定了9家公司来开发登月所需的技术,以竞标后续推出的商业月球载荷服务(CLPS)合同。这是NASA重返月球计划的第一步。

NASA的重返月球计划,是在2017年年底高调宣布的,有美国总统特朗普签发的太空政策一号令为证。然而,今年4月,NASA却宣布,取消研发了近10年的资源勘测者月球车。科学家大惊失色之余,很多人当时也在好奇:说好的重返月球,到底还干不干了?

如今,谜底揭晓。虽然资源勘测者号月球车取消,但NASA的商业探月取而代之后,美国重返月球反而在加速!

商业探月方兴未艾

资源勘测者月球车在被取消之前,原本定在20年代中期发射,而商业月球载荷服务(CLPS)就要快多了。

NASA在4月28日发布的商业月球载荷服务需求建议书中就明确提到,在2021年前,要将至少10千克的载荷送到月球表面。随后,在2022-2024年,还要实现中型着陆器登月,可以携带500-1000千克的载荷。长期规划里,还有载荷质量高达5吨的大型着陆器,能够重复使用,并支持载人登月任务。

资源勘测者月球车的效果模拟图。这辆NASA自行研制多年的月球车惨遭取消,被NASA的商业月球探测计划取而代之。图片来源:NASA

NASA放弃研制多年的资源勘测者月球车,转投商业航天公司,并非空穴来风。

过去10多年来,商业航天公司在国际空间站货物补给上发挥出色,SpaceX和轨道科学公司的飞船执行补给任务已经常态化,而购买补给服务的价格又比NASA自己做便宜得多。重返月球要花很多钱, NASA预算又没法暴涨,恨不得一分钱掰成两半花,自然想到了物美价廉的商业航天。

而在另外一方面,利益于谷歌公司出资的月球大奖赛,虽然截止时间屡屡推迟,宣告结束时也仍然没有参赛者最终胜出,但这项大赛还真催生了一批有能力的小公司。一些已经成熟的商业航天公司,比如SpaceX和蓝色起源,也对月球任务兴趣浓厚。

商业航天公司的触角伸向月球,而NASA又囊中羞涩,双方自然一拍即合:NASA出资资助商业航天公司进行月球探测,同时提高资金利用的费效比,而有了NASA的大力支持,商业探月也将走得更快。事实上,无论有没有NASA的支持,商业探月都已经成为发展潮流。比如蓝色起源公司,就提出了蓝色月球计划,将研制和发射4.5吨级的大型月球着陆器。

蓝色起源公司提出的蓝月计划,这个巨大的着陆器能将4.5吨载荷送上月球表面。不过,蓝色起源公司这次并未被NASA选中参与商业探月计划。图片来源:蓝色起源

小伙伴集体亮相

就在上周,也就是11月30日,NASA局长宣布了商业探月的9个小伙伴。它们分别是:太空机器人技术公司、深空系统公司、德雷普公司、萤火虫宇航公司、直觉机械公司、洛马空间公司、马斯腾空间系统公司、月球快车公司和轨道超越公司。

虽然名单中有洛马公司这个庞然大物,但商业航天领域大名鼎鼎的SpaceX公司和蓝色起源公司都没有入围,老牌航天巨头波音公司和诺格公司也不在其中。难道是SpaceX、蓝色起源甚至波音公司的竞争力不济?当然并非如此。

运送10千克级别的有效载荷,小型着陆器就足够用了。如今,SpaceX正疯狂鼓吹用大猎鹰火箭来登月,蓝色起源公司则在热情推销4.5吨运力的蓝月着陆器,它们都实在太大了,反而是洛马公司提交的中型月球着陆器方案得以入围。另外,NASA还希望尽快将着陆器送上月球表面,而SpaceX和蓝色起源公司的方案都太不成熟,这也是他们这次缺席商业探月的重要原因。

月球快车公司的MX9概念图,这是MX系列的最大构型,月表载荷500千克,可携带一个MX1用于采样返回。图片来源:月球快车

现有9个小伙伴,谁会第一个拿到合同,目前还有待观察。NASA科学任务委员会副主管托马斯·祖布肯表示,这份目录还将根据需求灵活变动,可能会有公司退出,也可能有更多公司会加入。换句话说,本次入围的9个小伙伴只是具备了参赛资格,在起跑阶段略微占优而已。话虽如此,这次亮相的9个小伙伴中,既包括月球快车和太空机器人等谷歌月球大奖赛中的佼佼者,又有洛马空间公司这样经验丰富的巨头,第一份着陆器合同几乎必然要落在他们中间了。

NASA在一篇新闻稿中提到,最早在2019年,月球有效载荷就可以通过这些签约任务飞向月球。这可不是航天研发“一商就灵”,而是参赛入围者基本都做好了准备,NASA实际上只是下山摘了桃子:

  • 萤火虫宇航公司提供的萤火虫运载火箭暂时不论,太空机器人技术公司可是以前谷歌月球大奖赛中的佼佼者,得到了空客防御与空间公司以及联合发射联盟等大公司的支持,有望2020年底前发射;
  • 月球快车公司得到了内华达山脉公司以及火箭实验室等公司的支持,着陆器发射同样定在2020年;
  • 德雷普公司的着陆器团队包括通用原子电磁系统和日本ispace公司的支持,ispace公司的着陆器打算2021年发射;
  • 马斯腾公司曾专注于垂直起降试验,声称月球着陆器可在2021年底前发射;
  • 轨道超越公司的着陆器来自谷歌月球大奖赛的Indus团队,他们连着陆器都做好了,只不过没钱发射,现在终于盼来了一个机会;
  • 至于其他公司:直觉机械公司曾是月球快车公司的登月合作伙伴,深空系统公司的职员参与过NASA多个深空探测器项目,洛马公司就更不用说了,它的麦坎德利斯方案基于洞察号火星车,更是成熟方案,只不过太大了点。

洛马公司的麦坎德利斯着陆器概念图,几乎就是洞察号火星着陆器的月球版,可携带500千克载荷到达月表。图片来源:洛克希德-马丁公司

重返月球步步为营

虽然取消了资源勘测者号月球车,NASA通过商业月球载荷服务计划,借助商业航天公司,反而加速了重返月球的步伐。入围项目的各家美国公司都有不错的技术积累,只要得到NASA的资金支持,最快可能明年年底前就进行首次发射。

从某种意义上说,NASA的商业月球载荷服务可以看作是谷歌月球大奖赛的后续。洛马公司的着陆器偏大,而太空机器人以及月球快车等公司作为谷歌月球大奖赛的佼佼者,其着陆器大小适中,状态也更加成熟,更有可能赢得技术验证的首个小型着陆器合同,最迟在2021年前完成月面软着陆。

接下来,NASA将发布中型和大型着陆器研制合同,月球快车的MX9和洛马公司的McCandless大小正合适,犰狳宇航公司的梦神着陆器也可能借尸还魂,按计划在2022-2024年发射。至于更遥远的大型着陆器合同,目前看蓝色起源公司的蓝月着陆器呼声最高,不过梦神着陆器放大的话,也是一个选择。

通过从小型到大型着陆器的研制,为大型载人月球着陆器奠定基础,NASA的重返月球计划在商业化的加持下,可以说是走得步步为营。

NASA商业月球载荷服务的路线图,三阶段研制从小到大的月球着陆器,服务于未来的重返月球任务。图片来源:NASA

说来有趣,在目前重返月球的国际合作中,美国负责SLS火箭和猎户座飞船,月球轨道空间站由多国联合负责组装,而载人登月的着陆器和上升器却是日本和欧空局负责的。在这一国际合作框架之外,NASA打算通过商业月球载荷服务项目研制大型载人级着陆器,恐怕也只有商业航氛围浓厚的美国,才有实力支持这样的双保险。

真正看到人类重返月球,大概还有待时日。不过,商业公司研制的月球着陆器踏上月面,恐怕已经指日可待了。(编辑:Steed

什么!阑尾可能在帕金森病中发挥作用?

你知道吗,帕金森在“抖抖手啊抖抖脚”出现前的20年,可能就开始在胃肠道显灵了!目前,科学家们发现,以往一向被我们忽略的阑尾,有可能存在着和帕金森有关的脑损伤蛋白,而早期把阑尾切除掉,可能可以降低一个人日后患帕金森的风险,或者推迟帕金森发病的时间。

图片来源:istockphoto.com

什么?!阑尾不是一直被认为地一个没用的器官吗?要不是阑尾炎,你可能都没听说过它,怎么它居然还能在一个人的大脑里“开工”啊?

所以是什么样的研究让科学家们发现了阑尾和帕金森之间的可能关联呢?这是一项由美国Van Andel研究所的神经科学家维维安·拉比(Viviane Labrie)及其团队主导的研究,历时长达52年,样本量超过160万人,是迄今为止在帕金森和胃肠道相关领域里规模最大的研究。这项研究的结果于2018年10月31日发表在《科学转化医学》(Science Translation Medicine)上。

引起帕金森的蛋白质可以从阑尾到大脑

简单来说,帕金森的发病,本身就是一场后宫甄嬛传!本来,人的大脑里一片祥和,直到有了越来越多的某种蛋白(α-突触核蛋白),这群蛋白就如同后宫娘娘们,自己待着的时候相安无事,但是一聚到一起,就开始惹事生非,伤害大脑神经元,并把它们逐渐瓦解,最后导致大脑负责管理运动功能的区域彻底崩溃,引发帕金森发病。

阑尾切除瘢痕。图片来源:图虫创意

之前的相关研究已经发现,阑尾中也存在这种α-突触核蛋白,这种蛋白可以通过迷走神经上传到大脑,在大脑中日渐积累,引发帕金森。

早期切除阑尾或许能降低患帕金森的风险

如果说,研究结果是一条鱼,那么整个研究过程就好比深海捞鱼,那么这次科学家们又是怎么捞出这条鱼的呢?

首先,科学家们在庞大的人群中,锁定了瑞典两个巨大又完整的数据集,这两个数据集的组合,几乎可以代表所有患帕金森的人群:

数据集1:瑞典国家患者登记处(SNPR)和瑞典统计局的数据,超过160万人的随访数据集;

数据集2:849名帕金森患者的专项医疗数据库(PPMI)。

然后,科学家们通过生物化学技术和统计学方法,层层拆析,至此,鱼们终于渐渐浮出水面。

引发帕金森的蛋白质可以通过神经从阑尾到大脑。图片来源:grindproductions.deviantart.com

最终科学家们发现引发帕金森的元凶——α-突触核蛋白,居然存在于每个人的阑尾中——是的,健康人的阑尾中也有此元凶,当它们从阑尾爬进大脑后,会开始慢慢发挥威力,这也进一步论证了以往的研究。此外,科学家们还发现,如果早期将阑尾切除,那么多年后发生帕金森的几率会降低19.3%;就算是那些切了阑尾但依然得了帕金森的人,他们得帕金森的时间也比没切阑尾的人晚3.6年。不过,切除阑尾对帕金森的影响,目前只发现对农村人群有效,在城市人群中暂未观察到效果。

研究仍然有一定的局限性

不过,纵然这些数据整体来说很科学且真实,但是研究本身依然存在很多局限性,比如:

1、除了阑尾,还有谁?

虽然证明了阑尾中存在很丰富的引发帕金森的“元凶”,但研究者没有提供其他外周组织的数据,因此不清楚除阑尾外的其他胃肠道组织是否还含有这种病理性α-突触核蛋白。

2、来自样本量的局限性

另一个限制来自数据库本身,数据库中的人群,没有包含所有的因素,比如只包含了部分遗传因素等,因此并不能确定遗传因素是不是也默默在起着作用。

阑尾切除术。图片来源:图虫创意

所以目前,科学家们只是发现了切除阑尾和帕金森发病率降低之间有关联,但并没有确定其中存在因果关系,因此,纵然数据吓人,但是维维安·拉比教授并不建议通过阑尾切除手术来预防帕金森。

不过,目前看来,阑尾这家伙,似乎还是没有比有要好啊!(编辑:黎小球)

参考文献:

  1. Bryan A. Killinger1,*, Zachary Madaj, Jacek W. Sikora, Nolwen Rey , Alec J. Haas, Yamini Vepa, Daniel Lindqvist. The vermiform appendix impacts the risk of developing Parkinson’s disease. Science Translational Medicine, Issue 465.

从此不再犯困:一个让你醒来后感觉棒极了的指南

(矫情怪/编译)每天早晨叫醒你的是鸟叫声还是闹铃声?你正在使用的闹钟是自然唤醒灯还是手机里的起床软件?

冬天到了,白天逐渐变短,温度降低,早晨温暖的被窝让起床变得更加困难。下面16个小问题将带你探究最好的起床方式。

用手机当闹钟会影响睡眠吗?

用手机做闹钟不会给身体带来伤害。除了一种情况外:手机里的应用软件非常吸引人,导致你睡前玩手机的时间过长。多项研究表明,睡前玩手机使睡眠质量下降。造成这个现象的原因是屏幕上的光线改变了大脑主时钟,主时钟控制了身体所有其他生物钟。如果晚上长时间暴露于明亮的光线或蓝光下,大脑的主时钟会推动人的生物钟向后移动,早上该起床的时候,机体还处于睡眠状态,所以会感觉身体非常疲倦。

如果习惯在睡前看手机,可以把手机设置为能过滤掉蓝光的夜间模式,同时把屏幕的亮度调暗。

图片来源:图虫创意

我能不能睡到自然醒?

理想情况,我们不需要闹钟,累了直接上床睡觉,然后一觉睡到自然醒。现实却是,随着天色变暗,街上的霓虹灯和家里的灯光逐渐闪烁起来。由于光线对人脑有警醒作用,无处不在的人造灯光推动人的自然睡眠节律向后移动,使人难以入眠。所以想在晚上困了之后去睡觉,白天自然醒来就不现实了。

自然睡眠节律向后移动,再加上大多数人却必须早起上班或上学,人正常的睡眠时间被压缩,睡眠惯性也被延长了。睡眠惯性是指刚醒来到完全清醒时,身体仍然认为此时是夜间,会有昏昏沉沉的感觉。研究人员发现,不携带任何电子设备去野外露营,受试者的昼夜节律会提前两个小时,他们会比以往更容易感到困意。

早起还是晚起好?

人的生物钟决定了他习惯早起还是晚起,人的生物钟又由基因决定,所以起床时间很难改变。基因决定有些人喜欢早起,有些人喜欢晚起,大多数人的起床时间介于两者之间。虽然基因决定了生物钟,但是通过一些方法,也可以稍微地调整一下起床时间:晚上减少暴露在光线下的时间,醒来后立刻接触明亮的光线,可以让大脑的主时钟提前,这样的话,习惯晚睡的人也能早点睡,早点起。除此之外,人的生物钟也和年龄有关系,随着年龄的增长,起床时间会提早。

想要获得高质量的睡眠,比起纠结起床的时间,更重要的是保持每天入睡的时间基本一致,养成规律的睡眠习惯。如果周一要早起,但是周末熬夜起床时间比较晚,等到周一早晨醒来的时候,身体会认为现在是晚上,所以感觉整个人浑浑噩噩的。

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不用闹钟,训练自己每天在固定时间自然醒行不行?

可以!只要你能保证每晚在同一时间入睡,每天在同一时间醒来,体内的生物钟自然会选择一个合适的时间让你醒来。如果你担心睡过头,还是该设置一个闹钟防患于未然。否则,躺在床上的时间都浪费在了担心是不是会睡过头,睡眠时间就缩短了。

用什么样的铃声会更容易起床?

有一项在儿童中进行的研究,对比了听到母亲声音后醒来的人数和听到高分贝报警器后醒来的人数,发现前者的数量是后者的4倍。同时还发现,听到母亲的声音后,这些儿童醒来的速度明显要更快一些。另一项研究显示,入睡后听到烟雾报警器的声音,只有20%的儿童醒来,但是将报警器的声音和女人的声音混合后制作成闹铃,听到这种闹铃后醒来的儿童占到了80%-90%。对已经入睡的成年人做试验,结果同样也表明,比高分贝报警器,将报警器和女性声音混合后制作成的闹铃更容易叫醒他们。这是因为人类不习惯听到机器的“哔哔声”,而是更习惯于听到人类的嗓音。

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每隔一段时间设置一个闹钟可以嘛?

用闹钟能帮人形成定时起床的习惯,原本是一件好事。很多人喜欢把闹钟的时间设置的比起床时间再早一些,然后多定几个闹钟,每隔一段时间闹钟会响一次,这样反而不太好。一方面是因为睡眠被打断后,再次入睡,人的睡眠质量会下降。另一方面是因为在睡梦中频繁被闹钟吵醒会影响人的心脏。最好的做法就是:需要几点起床,就把闹钟设置在几点,闹钟一响,关掉闹钟,立刻起床。

自然唤醒灯有用吗?

自然唤醒灯的理念是:逐渐增加的亮度能够给人轻微的刺激,用这种温和的方式叫醒正在睡觉的人,可以减少他们醒来后的睡眠惯性。至今为止,没有直接的证据能支持这个理念。不过,研究人员对比了被闹铃叫醒的人和被自然唤醒灯叫醒的人,发现用自然唤醒灯的人,起床后的困倦感会迅速降低,而且白天的感觉和表现也较好。

研究人员还发现,常接触阳光也会改善人的睡眠质量。白天晒太阳的时间越长,当晚的睡眠会更连续完整,睡眠深度会更深,第二天早上的困倦感也会更低。

遮光窗帘是否会干扰睡眠?

如果早上起不来床,让日光进到屋子里,可能会使人更容易起床。但也有例外,比如:在夏天,凌晨五点之前太阳就升起来了,睡觉的人如果在此时暴露于光线下,会导致睡眠紊乱。

开着窗帘睡觉,能让人醒来后迅速清醒,某些时候也会扰乱晚上的睡眠。如何平衡这两者的关系?有两种方案可以解决:睡觉的时候遮着窗帘,起床后就立刻拉开窗帘。另一种方法是选择一个能和自然唤醒灯配合使用的智能窗帘。

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起床有困难,用离开床走N步路才会停止响铃的特殊闹钟有帮助吗?

只要按照自己正常的睡眠节律入睡,保证充足的睡眠时间,普通的闹钟就可以在早晨叫醒你了。如果真的需要借助这种闹钟才能起床,那很可能是有因睡眠不足而造成的慢性睡眠剥夺。

醒得比预计的时间早,感觉很精神,应该立刻起床吗?

主要视醒来的时间而定。如果凌晨三点就醒了,这时候起床第二天可能会感到疲倦和烦躁,所以重新入睡比较合理。如果醒来时是早上六点,只要保证自己有了充足的睡眠(成年人一天的推荐睡眠时间至少为7个小时)就可以起床了。之所以这样讲是因为人有睡眠周期,一个睡眠周期为90分钟,在睡眠周期结束时自然醒来,比睡到一半被人叫醒产生的困倦感更少,人也会更清醒。如果经常在半夜醒来,有必要研究一下原因。如果是因为光线造成的,可以用窗帘遮挡光线,如果是有噪音,可以使用耳塞。

醒得时间太早,有没有什么方法可以让人迅速入睡?

尽量不要开灯。明亮的光线会让人更难入睡,光线还会改变人的生物钟,干扰第二天晚上的睡眠并且影响身体其他系统的正常运转。即使是你的宝宝把你吵醒了,安慰他们的时候也尽量不要开灯,非要开灯不可的话,就用光线较暗的灯。醒来之后也不要去看表,一直盯着表,看着时间一点点流逝,会更难入睡。如果这时候你的脑子很乱,可以试着在床上做一些简单的放松或呼吸练习,能帮你迅速重新入睡。

和伴侣一起睡,有没有什么方法减少互相影响的概率?

和伴侣睡在一起会减轻双方的压力,也能增加安全感,但也有负面影响。研究表明,如果情侣同床的话,睡眠受到影响的概率平均会增加50%。如果双方作息时间不同或者有一个人睡觉时打鼾,更会增加两人相互影响的概率。用耳塞、换一张大床或者一人盖一个被子,都可以减少两人互相影响的概率。如果实在不行,那两个人就分房睡吧!

图片来源:图虫创意

必须要熬夜或夜班应该如何做准备?

影响睡意的因素有两个,一个是昼夜节律,一个是持续清醒的时间。要熬夜的话,可以在下午小睡一会儿,这样就缩短了持续清醒的时间。下午机体的警觉性会下降,更容易入睡。晚上往往反而是人最警觉的时候,不易入睡,所以最好别在晚上出门前睡,。

必要的时候可以喝咖啡提神,咖啡因能够使人保持清醒,但长期持续饮用咖啡,会对咖啡产生耐受性,所以最好在必要的时候才喝。还有不要在熬夜快要结束的时候饮用咖啡,咖啡的半衰期较长,此时饮用咖啡可能会影响第二天正常的睡眠。

某些床上用品或者睡衣对睡眠是否有帮助?

有很多说法都说某些床上用品和睡衣能帮助睡眠,但一直以来都没有足够的证据能够证明这个观点。选择什么样子的床上用品或者睡衣完全取决于个人喜好。在床上的时候尽量不要弄得太热,也不要弄得太冷,因为这两者都会影响你的睡眠质量。

房子的温度会影响人醒来吗?

房间的温度会影响晚上入睡的难易程度。16-17摄氏度的室温是最理想的入睡温度。可能有人有这样的经历——睡前在脚边放上热水袋,或者穿厚袜子,当晚很快就睡着了。因为当体温下降的时候,人才会入睡并保持睡眠的状态,穿袜子或者在脚边放热水袋能够使皮肤血管扩张散发热量,体温下降。

不过清醒时,这个过程是反过来的。体温在凌晨的时候最低,白天的时候逐渐升高。一些研究认为,由于热量从四肢传递到人体核心区域,才导致醒来后人的困倦感逐渐减少。目前还没有人研究过,醒来后降低皮肤温度能否帮助人迅速清醒。但是理论上,降低皮肤温度能够帮人迅速清醒。

白天的时候体温逐渐升高,所以早上刚醒的时候,房间太冷会让人感觉不舒服。可以在房子里放一个自动调温器,在人起床前升高屋子的温度,这样能够让人感觉舒服一些,这个原理也解释了为什么人喜欢在刚起来的时候喝热饮。

早起想提神,可以喝咖啡吗?

当然没有问题。但是依靠喝咖啡才能保持清醒,很有可能是因为你没有睡好。如果每天早上10点或11点之前,都需要喝咖啡提神,很可能是你在用咖啡改善自己的睡眠剥夺状态。这个时候应该研究一下为什么自己会有睡眠剥夺状态,而不是一味地依赖咖啡了。(编辑:木易杨杨)

参考文献

  1. https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2018/oct/29/complete-guide-to-waking-up-feeling-fantastic
  2. https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2016/nov/09/want-a-good-nights-sleep-spend-less-time-with-your-phone-say-scientists
  3. https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2017/feb/02/having-trouble-sleeping-grab-a-tent-and-go-camping-suggest-researchers
  4. https://www.theguardian.com/science/2018/oct/25/recording-of-mothers-voice-more-effective-than-smoke-alarm-study-finds
  5. https://sleepcouncil.org.uk/latest-news/sleep-council-declares-war-on-separate-bedrooms-syndrome/
  6. https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2013/jun/08/separate-beds-key-good-sleep
  7. Bruck, D., & Ball, M. (2007). Optimizing emergency awakening to audible smoke alarms: An update. Human factors, 49(4), 585-601.
  8. Wams, E. J., Woelders, T., Marring, I., van Rosmalen, L., Beersma, D. G., Gordijn, M. C., & Hut, R. A. (2017). Linking light exposure and subsequent sleep: A field polysomnography study in humans. Sleep, 40(12), zsx165.

编译来源

The Guardian,No more snooze button: a complete guide to waking up feeling fantastic

松树变红平添“美景”?不,它们正在一棵接一棵死去

|· 本文来自“我是科学家”·|

松,作为岁寒三友(松竹梅)之首,以其坚韧不拔、四季常绿的特质,自古以来就广为迁客骚人所垂青。

但近年来,当你“遥望山上松”时,别说“隆冬不能凋”了,还没到“红叶满寒溪”的深秋,松树早已频频变红,乍眼看去似乎是平添几分“景致”,而真相却令人痛惜——这些“红松”其实已经命不久矣。

今年11月27日在台州仙居拍摄到的变红的马尾松,对于松树来说,这意味着“死期将至”。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

一场松树的瘟疫

这些变红的松树,都得了一种对于松树来说属于“癌症”级别的重病——松材线虫病。

松材线虫病的破坏力非常惊人!

自1982年南京中山陵首次发现松材线虫至今[1],中国松材线虫的疫区已经扩大至15个省,致死松树达5亿多株,预计经济损失近千亿!

宁波某座山头成片枯死的松树。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

仅仅一个夏天松材线虫就可将一棵20年的马尾松杀死。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室

松材线虫因何肆虐

说起来,松材线虫肆虐的事件最早发现于日本。

二十世纪初,日本山头零星出现了松树的死亡,起初只是几棵松树变黄,到了第二年、第三年,整个山头的松树就都相继枯死了。

面对突如其来的“瘟疫”,日本林业专家猝不及防,迟迟找不到这场灾难的发生原因,有人说是因为天牛,也有人说是某种细菌,种种猜测层出不穷。直到1971年才找到了这场“瘟疫”的真凶——松材线虫[2]。

松树变红死去的罪魁祸首——松材线虫,它们体长为1mm左右。男(雄)左女(雌)右。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

这种线虫作案技巧高超,为了对松树大快朵颐,它们的每一步行动都有着精心设计。

松材线虫的危害方式。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

①找到“交通工具”

由于运动能力有限,大多数寄生虫的“旅行生涯”都离不开中间宿主的协助,松材线虫当然也不例外。它们找到了一个重要的合作伙伴——天牛,在中国,松材线虫主要与松墨天牛狼狈为奸,为祸四方。

松墨天牛(Monochamus alternatus)是松材线虫在我国传播的主要帮凶,该种所在的墨天牛属亦有多种可携带并传播松材线虫。来源:宁波出入境检验检疫技术中心

藏匿在天牛气管中的松材线虫。图片来源:https://www.forestryimages.org

②入侵健康松树

携带了松材线虫的松墨天牛在5月底至6月陆续羽化后就飞至松树树冠顶部啃食鲜嫩的树枝,松树产生伤口并散发的迷人芳香(萜烯类化合物),会令松材线虫突然兴奋,钻入松树体内开始疯狂取食木质部的薄壁细胞,严重破坏松树的运输系统。

松树管胞中的松材线虫左图:横切面右图:纵切图图片来源:参考文献[3]

③松之将死,再度召唤帮凶

到七八月份,整棵松树迅速失水枯死,彷佛火烧过一般。此时的松树也不再分泌能够抵抗病虫的松脂(已经是棵死树了),各种真菌乘虚而入,在松树已经空洞的管道内安家,呈现出放射状的蓝色。

健康的马尾松切面,馥郁的松脂芬芳破图而出。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室

死于松材线虫的松树纵切面,已有蓝变真菌滋生。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室

死于松材线虫的松树纵切面,沿木射线生长的蓝色真菌呈放射状的“蓝变”。图片来源:宁波检验检疫技术中心

可别小瞧这些真菌,当死树上没有薄壁细胞可食用时,松材线虫便以这些真菌续命,继续在死树上繁殖生长,直到他们新的帮凶再度出现。还真巧了,松墨天牛就喜欢在死树上产卵,幼虫则以松树木质部为生,就这样主谋和帮凶又在死树上相遇了。

待到天牛羽化成熟时,就带着松材线虫去浪迹天涯,开启新的征程。松墨天牛宝宝。左:幼虫右:离蛹图片来源:波兰国家植保所

一场生物入侵的惨剧

松材线虫病在日本不受控制地爆发,根本原因在于,它们原产于北美,是不折不扣的入侵生物。

因为北美的常见松树,如湿地松、火炬松、均有良好的抗性,当地昆虫个体也不如松墨天牛那么给力,且美国、加拿大夏季较低的气温也不适合松材线虫的繁殖,以至于松材线虫在北美老家相当老实低调,只能造成极其微小的危害(不过,近年的夏季异常高温使得松材线虫在美国的发病趋势也有所抬头)。

然来到达日本之后,情况就大不相同了:夏季的高温+更为高效的传播媒介松墨天牛+极易感病的日本赤松,共同促成松材线虫在60年间席卷日本,对日本的松树带来了毁灭性打击。

松材线虫在日本的扩散进程图片来源:参考文献[4]

那么,松材线虫是如何漂洋过海来到日本的呢?按理说,天牛的活动范围最大也不过2.4km,只够松材线虫在林间传播。要漂洋过海,只能搭乘人类贸易活动的便车了。

20世纪初,日本从美国进口了大量的机械设备,包装时都会用到木质托盘(有的用松木)来起到稳定避震来保护设备的作用。正是这些不起眼的木托盘成为了松材线虫和天牛藏匿的完美场所,令这场松树的“瘟疫”不期而至。

在进境木质包装中同时发现松材线虫(需要分离后镜检)与松墨天牛幼虫。图片来源:宁波检验检疫技术中心

相同剧情在中国上演

1971年,松材线虫病的发现可谓是投在林业科学界的一颗重磅炸弹,激起了千层巨浪,谁都不曾料想到一种线虫竟然有如此惊人的破坏力。然而受限于当时的科研条件,和日本隔海相望的中国并没有做出太多防范,松材线虫以相同的方式悄悄“偷渡”到中国。

1986年第一届全国松材线虫会议,在场的11位几乎就是当时中国所有的植物线虫学家了。(右三就是在紫金山首次发现松材线虫的程瑚瑞教授)图片来源:南京农业大学植物病原线虫实验室

当1982年首次在紫金山发现松材线虫之时,一切已经太迟了。紫金山的黑松应声倒下,尤其是伴随着一棵棵树龄40-50年的松树纷纷死去,当时的人们除了将它们砍下清理出山林,别无他策。那种痛心和无奈,可能只有当事人能体会了吧。

如果你现在去中山陵,留心看一看紫金山的植被,就会发现,虽然依旧有不少松树,但大多已经是不感病的雪松和后替换种植的湿地松,黑松已经基本绝迹了。

这片紫金山上的黑松苗,最后一株活下来的都没有。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室

我们还能做些什么?

自松材线虫病发生之后,其蔓延的趋势就难以遏制,我们已经投入了大量的人力和物力去山林间砍伐死松树焚毁,用来切断松材线虫和天牛繁殖生长的温床。然而依然很难将它们彻底清除:一方面,少数受害松树可能当季并无症状,第二年才发病;另一方面,一些散落在林间的松树枝干,都是可怕的隐患,可谓防不胜防。根据2018年国家林业局发布的最新公告,松材线虫已在我国16个省有分布,形势不容乐观。

随着全球气温进一步升高,黑色所示的区域都将会是或者已经是松材线虫病的重灾区。图片来源:参考文献[5]

那么,面对松材线虫,是否可以尝试别的方法?譬如,消灭天牛来斩断松材线虫传播的关键链条,树干注射药剂来杀灭线虫,或者干脆换一些对松材线虫有抗性的松树。

是的,确实已经有了这些方法的尝试,也展现了一定成效,但还远未达到我们的预期。

天牛性引诱剂,进来了就别走啦。图片来源:富民县林业局

松树挂吊瓶现已全面升级为插瓶子了,瓶内药液为阿维菌素乳油,一款优秀的杀线虫药剂。图片来源:杭州热心市民

与此同时,在货物贸易的过程中,继续阻止松材线虫进入国内依旧很有必要。随着国际植物保护公约IPPC ISPM15《国际贸易中木质包装材料控制准则》的实施,全球运输的木质包装已基本实现了热处理(确保56℃处理30分钟以上)并加施标记,其传播松材线虫的风险已经很低。但从美国进境的各类大型松树原木中,却频频可觅松材线虫的踪影。

今年10月从美国进口的原木中截获的松材线虫照片,分别为头部,雌虫尾部和雄虫尾部的特征。标尺= 10 um 图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

松材线虫的防治一直以来是研究的重点,但是由于山林间工作环境相对复杂恶劣,想要完成“治”的工作就有些捉襟见肘了。所以还是要以“防”为主,及时将发病的松树从山林间移除、焚毁并对发病点周围的松树进行树干药剂注射,是可将火苗掐灭的。

设想,要是松材线虫到了黄山,黄山奇景之一的迎客松就会陷入危险;要是它们入侵香格里拉,稻城亚丁的美景将不复存在,松林间各种美味的菌类也将消失。所以,请大家在日常游山玩水之余,多多留心山上的松树,若发现有小片松树变红枯萎,务必第一时间向当地的林业部门报告,说不定,你就可以拯救无数松树,留松林在郁郁高岩表,森森幽涧陲。(编辑:Yuki)

大家一起努力,留松林在郁郁高岩表,森森幽涧陲。图片来源:Pixabay

参考文献:

  1. 程瑚瑞, 林茂松, 黎伟强等. (1983). 南京黑松上发生的萎蔫线虫病[J].中国森林病虫, 4. 1-5.
  2. Mamiya, Y. (1972). Pine wood nematode, Bursaphelenchus lignicolus Mamiya & Kiyohara, as a causal agent of pine wilting disease. Review of Plant Protection Research 5, 46-60.
  3. Mamiya, Y. (2008). Histopathological observations of Bursaphelenchus xylophilus in symptomatic tissues of pinewood. Pine Wilt Disease: A Worldwide Threat to Forest Ecosystems, 321-334.
  4. Togashi, K. & Shigesada, N. (2006). Spread of the pinewood nematode vectored by Japanese pine sawyer: Modeling and analytical approaches. Population Ecology 48, 271-283.
  5. Hirate, A., Nakamura, K., Kominami, Y., et al. (2017). Potential distribution of pine wilt disease under future climate change scenarios. PLoS ONE 12(8): e0182837.

作者名片

对我来说,追求美,是一切探寻的起点

本文为2018年11月17日“我是科学家”第六期线下活动——透过科学滤镜,看到别样之美 | 梁琰 演讲实录:

人们喜欢艺术品,因为它们带来美好的感受。不过,在中国科学技术大学科技传播与政策系特任副研究员、“美丽科学”创始人梁琰手里,科学也可以是艺术品。化学反应、食物、火焰、动物,他和团队努力展现科学美丽的一面。在梁琰看来,现代化的技术手段应该服务于教育,让科学教育更完善,更能引发孩子们的兴趣。梁琰老师为大家带来演讲《记录一朵火焰的美丽》。

最近播放的《风味人间》第二集《落地生根》中,有一个镜头。你能看出是什么?

这是小麦的种子。《落地生根》中的镜头是电脑制作的动画,参考图像就是我们用显微镜拍摄的各个角度的小麦照片。

演讲嘉宾梁琰:《记录一朵火焰的美丽》

大家知道,显微镜的话可以放大很多倍,所以每次我们只能拍非常小一部分。另外,显微镜的景深非常小,所以我们每次要拍大概10多张甚至20多张照片进行合成,才能得到一张清晰的照片,然后再把各部分的照片拼接起来,才能得到一张非常高分辨率的小麦图像,给动画作为参考——分辨率高到什么程度?下图是一个50%放大的小麦的样子。

50%放大的小麦的样子。

说到《风味人间》,会让人想到美食和厨艺,也让我想起在美国波斯顿工作时的一段经历。当时哈佛大学的一个学生来联系我,他在一门课程中担任助教,课程的名字叫做science and cooking,就是“科学和厨艺”,讲厨艺里的各种各样的科学,教授是一个特别有名的物理系教授。他们希望我帮忙做一些可视化的工作。我就做了这很多的调研,找到了这本书,书名是《on food and cooking》。

有人评论化学家:就像做饭一样,用各种各样的瓶瓶罐罐、把东西丢进来煮来煮去的,有点像做饭。看到这本书后,我发现其实做饭、做菜,包括食物本身,都有很多的化学原理和化学反应,很有意思。

我不是吃货,但我对食物和厨艺背后的科学非常感兴趣。我就联系了书的作者Harold McGee:我们可不可以一起来做一些好玩的项目?于是有了下面的动画。这个动画展示的是从牛奶到酸奶的过程,我们展示了牛奶中的一种重要的蛋白质“酪蛋白”,从发酵的过程中是如何进行变化,最后变成了一个这种三维的网状结构。所以,为什么酸奶看起来是半固态,就是因为这个酪蛋白最后形成了一个这样的三维的网状结构,把水分子固定在里边。

2014年,我们开始做“美丽化学”的项目。因为我学化学,特别喜欢微观的这种看不见的分子和原子的结构,我们还做了化学史,但我发现,更受大众欢迎的是化学反应,因为很多是大家在初中或者高中就见到的反应,但是当时并不知道原来这个反应这么美。

2017年,我们做了“重现化学”项目——这个项目是跟中国化学会一起来合作的——我们问自己:在“美丽化学”的基础上,我们还能做什么样的突破?

我觉得,主要是两个方面:技术和人。

首先,我们有更先进的技术。有了显微镜技术,可以拍到更微观的细节;有了热成像技术,能看到化学反应的温度变化。更重要的是,我们有一位成员朱文婷,她毕业于清华大学的美术学院,从视觉传达专业加入到“美丽科学”团队,给我们整个项目带来一个新的艺术视角来观察并记录这些化学反应,这很关键。

因为之前把实验室里边能拍的化学反应都拍得差不多了,那么,接下来,我们还能怎么做?上海交通大学齐飞老师是一位专门研究燃烧的老师,不仅如此,他还会在燃烧实验室里拍摄火焰。

可能有人会问,为什么科学家要去研究火焰?就是觉得好玩吗?

其实并不是。齐飞老师研究火焰,是想揭示火焰的过程,因为“燃烧”是一个非常复杂的反应,涉及化学、物理各种各样的流体变化,所以他们想去更多地了解火焰。

为什么要这样?因为,我们现在大部分能量来源还是来自燃烧化石能源,比如煤、石油、天然气,如果能更好地了解燃烧过程本身,我们就可以提高能量转化的效率,同时减少环境的污染。不仅如此。比如,火箭发射其实也靠燃烧,如果我们能更好地理解燃烧,找到更好的燃料,那我们就有可能制造出来更强大的火箭引擎,对我们人类探索外太空可能会有新的帮助和新的可能。

顺便说一下,“美丽科学“团队也希望能进入到更多的实验室进行拍摄,能把实验室中前沿的化学之美带给观众,这是我们下面的一个计划。

为什么传播化学特别重要?

我本科就学化学,然后从2014年就做这样一个化学科普的项目,一直做到现在,还在做。为什么我要这么坚持来做这个事情?为什么传播化学特别重要?

首先,从第一个层面上,我觉得化学是一个受到不公平待遇的学科。大家往往觉得化学很枯燥,死记硬背,所以很多人不愿意学化学;另外“化学“这个词经常跟一些负面信息关联在一起,大家往往对它持有一种抵触的态度。

但是化学又特别重要,我们现在面临着很多的问题都需要靠化学家来解决。

这是IPCC最近的一个报道,简单说,就是留给我们人类去解决气候变化的这样的时间的窗口,现在非常非常小了。

那,我们希望做什么?我们希望能告诉大家化学是很美的,是很重要的,我们希望有更多的孩子年轻人愿意来选择化学,学习化学,因为这是他们将要面对的并且要去解决的问题。

美丽化学logo

我们之前做的是美丽化学,聚焦在化学。我们现在叫“美丽科学”,想做更多的科学的学科。这是我们的logo,像一朵花,一朵五瓣的梅花。但其实,它并不是一朵花,它是来自地球和金星的中点,围绕太阳运行的轨迹的一部分,所以既是生命科学的一种代表,也是自然科学的一种代表。另外,我来自中科大,大家知道中科大的校徽里边就有一朵五瓣的梅花。

我小时候特别喜欢生命科学。受我父亲的影响,我特别喜欢昆虫,喜欢抓虫子。抓完虫子,我就回来观察、饲养、做成标本。我特别希望能把这个爱好传给我的女儿——因为当你喜欢昆虫,愿意去观察自然的时候,你的观察力,以及你跟大自然的这种关系,都会变得不一样。

大家看,最左边是一只碧伟蜓的蜻蜓幼虫,是我女儿在我们小区的小池塘里一网子下去抓到的。我就跟女儿一起来饲养它,直到它经过一个羽化的过程,变成了一只漂亮的碧伟蜓,而后把它放归了自然。

整个过程中,我女儿每天早上起来第一件事情,就是到这个桶里看一看这只蜻蜓幼虫有什么变化,但很遗憾的是,羽化的那天晚上她睡着了,所以我用手机把整个过程录了下来,做成一个视频。大家可以到“美丽科学“的网站或我们的公众号去看这个视频,小孩子一定会很喜欢的。我很高兴影响了我的女儿,我也希望我们在做的很多跟动物、跟自然相关的事情能影响更多孩子,这是我们的一个初衷。

另外,我们又有一个新的摄影师加入到我们团队,缪靖翎,他的名字很有意思,他自己开玩笑说可以叫他“喵精灵”。他毕业于东南大学的环境专业,但他是两栖类和爬行类动物的爱好者,痴迷的爱好者,又特别喜欢摄影。两栖类和爬行类简称“两爬”,国内有不少的爱好者。他加入后,我们就一起想策划,来做一个什么样的项目,最后决定做一个叫“中国动物”的项目。这个名字看起来很大,不过我们目前是聚焦在两栖类和爬行类这样的动物上。

为什么聚焦在“两爬”类呢?第一个原因是和缪靖翎的兴趣爱好很相关。当你热爱一些动物,你去拍摄的时候就能把自己的情感代入进去,这点很重要。第二点,一说到我们国家特有的动物,大家会想到大熊猫或中华白海豚,但大家很少来关注这些两栖类和爬行类。但其实,这里面有一些特别漂亮的动物值得我们去关注。最后一点就是,我们希望这样的工作能让更多人知道,原来我们中国还有这么多美妙的动物,我们应该去关注它们,保护它们。

缪靖翎在成都,所以他摄了一个他很熟悉的物种,叫四川狭口蛙,特别萌。我来给大家看一看。上图有一只四川狭口蛙,大家可以看一看,能不能找得到?

好,我要公布答案了——

缪靖翎是一个特别热爱动物的摄影师,在野外捕捉到四川狭口蛙后,他会放到这样自己搭建的一个雨林缸里来饲养,拍摄后就放归到大自然——这一点我们是非常注意的。

另外,我们拍摄了第二个课题,睑虎。睑虎是非常美丽的一种壁虎,它有眼皮,所以叫睑虎。世界上一共有18种睑虎,中国就有10种或者11种,在海南岛有3种睑虎,分别是周氏睑虎、海南睑虎,还有霸王岭睑虎,这都是我们国家独有的。

周氏睑虎。

这是周氏睑虎。为什么叫“周氏睑虎”?这是我们中国人海南林业厅的周润邦先生在2018年报道发现的。很滑稽,吐了一个舌头。我们怎么去拍呢?这里面有很多故事,我跟大家来分享几个。

演讲嘉宾梁琰:《记录一朵火焰的美丽》

第一,我们怎么来建立这个联系?我们查到文献,这是发表在国际顶级的物种的期刊上,作者是周润邦老师和梁斌老师,梁斌老师留了一个邮箱,而且Research Gate(研究人员的一个社交平台)上有他的联系方式,所以我们就通过Research Gate联系上了梁斌老师。他当时正好在美国做访问,所以他介绍了我们认识周润邦,也就是周氏睑虎的发现人。上个月20号(2018年10月20号),我们就到海南进行了拍摄。可以说是明星级别的拍摄,虽然没有红地毯,但是有黑背景。有的时候,你会感觉它真是非常有灵气非常可爱的一种小生命,有的时候,又是非常严肃、非常诚实的一种表情。

我们去海南拍摄,耽误了周润邦老师的时间,所以我说,周老师我们给您付一点微薄的顾问费,周润邦老师就直接跟我们说,你不要给我们付顾问费,因为你拍摄的所有东西都是来自于雨林,跟我没有任何关系,如果你们要给我顾问费,不如把顾问费捐赠给社会,做一些有用的事情。所以按照周润邦先生的意愿,我们就把它捐赠给了一个公益组织担当者行动,这笔费用正好可以给偏远的学校建一个图书角,按照周润邦先生的意思,这个图书角就叫“雨林”,这让我们非常感动,中国有人在做这样的事情。

周润邦先生也跟我们说,海南有特别丰富的物种,大部分物种都是由外国人发现命名的,周氏睑虎是中国人自己命名的一个新的物种,他觉得未来一定会有更多的中国人来做这件事情,发现更多我们自己的物种。

我们再去跟梁斌博士接触的时候,他跟我说,借工作的机会去过中国非常美的一些自然环境区,但这些自然环境都非常脆弱。所以,我们想通过我们的努力,首先来记录这些物种,因为有可能这些物种将来就不存在了。再就是,如果大家去搜索这些物种,很多资料是不详尽的甚至是错误的。另外,我更希望引起公众的重视,因为你们只有认识到有这么美丽的生命存在,才愿意去保护它,才愿意去保护它生存的环境。

我刚才介绍了两位“美丽科学”的成员,都是摄影师。其实我们是有20多人的小团队。我们主要在做的事情是什么呢?其实是科学教育,小学的科学教育。这件事情为什么重要呢?

这是教育部在2017年颁布的一个文件,文件颁布了新的科学课程标准。这个标准我没办法给大家具体展开,但这里边有一个特别重要的信息,就是,科学课已经被定义成跟语文和数学同等重要的基础课,这点非常关键。

我们国家如果想往创新型国家去转型,想在科学、创新、技术上有所突破,不被别人掐脖子,就一定要重视我们的科学教育。但是,面对的挑战是什么?三分之二的科学课老师都是兼职老师,语文老师在上这门课,数学老师上这门课,甚至音乐和体育老师也在上这门课。如何能把这个课开展起来、如何让孩子在第一次接触科学时就了解到科学之美——这是我们团队希望解决的问题。

不管是一朵火焰的美丽,还是一朵花的美丽,它都给我们一种视觉,或者说感官的美的感受。但我们更希望,你去追问它背后的科学知识和科学原理,你能感受到自然的美妙,你能满足自己的好奇心,你能感觉到自然的魅力所在,你愿意去保护自然,同时也可以为人类来造福。所以,“美丽科学”希望能让更多的孩子了解到科学之美,希望让公众了解到科学之美,希望科学之美能成为新的时尚,非常感谢大家,谢谢。

演讲嘉宾梁琰:《记录一朵火焰的美丽》

基因编辑婴儿事件发生,是否意味着科学发展不可控?

|· 本文来自“我是科学家”·|

自从南方科技大学副教授贺建奎宣布“基因编辑婴儿”诞生,人们对其反应之强烈、关注之持久可以说超过了以往科学界的任何公共事件。该事件至今仍然在持续发酵,不断爆出新的热点。诸多领域的科学家、涉及科研管理的中外各政府机构以及各种学会,都对这一突破科研底线的行为进行了谴责。媒体和评论人士也是压倒性的负面声音。

夹杂在愤怒的声讨中的则是诸多强烈的担忧,诸如:潘多拉的魔盒被打开,基因编辑技术创造超级人类已经不可避免,对中国科学造成了严重的打击等等……甚至还不乏阴谋论的强调,认为贺建奎背后一定是神秘的“共济会”势力试图在控制全人类,科学的发展将不受控制等等……这些论断真的会发生吗?

科学并没有跳出社会秩序

毫无疑问,贸然使用尚不完全成熟的基因编辑技术来改造人类胚胎,并且直接产生出鲜活的生命,是极端不审慎、不道德的行为。在祈祷“娜娜”和“露露”健康成长的同时,我们的确该谴责这种行为。

但是,因此就做出一个末日论的结论,断言人类将毁灭于科学发展,或者在根本上无法控制科学发展,却过于偏颇。原因在于,从来没有脱离开人类社会的科学,也没有脱离开人类社会存在的科学家与科学共同体。

科学从社会中汲取供其发展的滋养,同时也会为了获得这些滋养而遵循社会规范或者清理科学共同体内部冒犯规范的个体。在一定意义上,我们可以将之理解为科学(并不仅仅是科学共同体有意识的行为)与社会为了其自身存在与发展而缔结的一个交易。

当然,历史上总是会有个体科学家或个别小团体以这种或那种方式来冒犯这种“约法”,社会则总是存在着因为缺乏专业手段而疏于监督和控制的困境。但科学多年来整体的顺利发展已经表明,经过数百年运行后,科学与社会的互动是可以不断调整甚至试错来维持总体上的秩序,甚至,引用哈佛大学著名科学社会学家茜拉-贾森诺夫(Sheila Jasanoff)的话,科学与政治共同生产了社会秩序。

需要看到,贺建奎的基因编辑婴儿研究本身固然不可取,但终究,该研究本身并没有构成完全不可控的后果。而贺建奎宣布研究成果后,科学界第一时间齐声指责、协调行动以及商讨后果,这都有助于控制此次基因编辑婴儿的不良后果。而这种自觉行动,恰恰是为了科学自身的发展而维系其对社会承诺的体现。

贺建奎在第二届国际人类基因组编辑峰会后参与讨论。

失控的研究与可控的后果

一些评论者认为,此次基因编辑婴儿会带来灾难性后果,甚至有部分网友顾虑“露露”和“娜娜”的基因会“污染”整个人类基因库。而事实上,正如果壳主笔Ent文章中指出的,其可能性和后果都是微乎其微的。

在进一步探讨科学与社会互相“嵌合”及“缠绕”的关系前,我们还是先具体分析下针对此事件发表的一些恐惧科学的说法:

01 潘多拉的魔盒被打开?

熟悉科学发展历程的读者可能对这种指控已经非常熟悉了——从利用原子能到转基因作物的研发,都少不了被贴上这个标签。但迄今为止,“魔盒”也没有放出多少妖孽来。

神话传说中,宙斯给潘朵拉的神秘盒子。

首先,很多被指控的技术,比如转基因技术,根本就不是邪恶技术,自然谈不上创造妖孽;其次,科学界在面对潜在有重大风险的技术上总是特别谨慎,比如围绕着转基因技术就有投入巨资的各种风险评估、环境监测,来有效防范技术的不可控性。

当然,有些人对此不以为然,并举出原子弹或其他军事科技被实际使用的例子。但不论是原子弹还是其他武器技术,其关键词是武器而非科学。现代科学产生之前,冷兵器同样可以实现大规模屠杀。不借助高科技,普通枪支同样能让卢旺达的上百万人死亡。所以,这些案例不能成为科学可怕的有效证据。

02 基因编辑的超级人类不可避免?

评论中另外一种更加具体的说法,是在基因编辑婴儿诞生后,用基因编辑技术改良甚至创造超级人类已经不可避免。

这种说法同样很牵强:就算真能创造超级人类,也需要有超强的确定性的技术,但眼下,就贺建奎对露露和娜娜进行的敲除CCR5基因从而让她们具有对HIV免疫这一点是否能最终实现,学界也还有很多争论,何况要进行大面积、多基因地进行编辑操作呢!

在这一事件后,网友表达了对基因编辑婴儿的顾虑。然而目前来看,这种基因编辑婴儿泛滥的情况从技术上到舆论上都会受限,并不会很快发生。

而且,即便在技术上可行,其发展过程中也一定会受到各种社会、体制和管制因素强有力的制约。此处,笔者要指出的是,具有商业上可行的批量化操作的对人类的基因改善,与贺建奎所做的编辑工作是完全不可同日而语的。贺建奎的工作虽然突破了科研伦理的底线,他仍然在追求科学家的行为逻辑,也就是寻求科学共同体的认可,这就会让这一研究受到科学共同体的强大制约,从而基本杜绝了以这项研究作为基础进行商业化的人类基因改良操作的可能性。

再者说,要改良自己的遗传基因,就势必会要对自己的新生子女进行仍然充满科学不确定性的操作。越是有经济基础来负担这种服务的人,恐怕越是不会冒这个风险。

03 科幻作品的“邪恶博士”变成现实?

还有的读者会问,那如果有“邪恶博士”利用基因编辑技术来对其他人子女操刀从而达到其疯狂目的怎么办?如果他正好心术不正又能力超群,难道不会对全人类带来威胁?

电影《X战警》中的反派人物——玻利瓦尔·特拉斯克(Bolivar Trask)博士,制造并指挥新型特种战斗机器人来猎杀“变种人”。

然而,让人“失望”的是,从上个世纪开始,这样的“邪恶博士”虽然在影视作品中层出不穷(几乎涉及到所有挑战性的具有潜在风险的技术),在现实生活中却从来没有出现过,究其缘由,正是科学在服务社会的同时,也受到的强大的社会控制。

回到现实一点的问题。很多科学家都认为贺建奎的这项工作将对中国科学的信誉造成严重打击,甚至美国FDA局长或者NIH的主任这样的大腕科研领导人还直接说这一行为会对整个科学的声誉造成影响。

这一点确实是存在,在科技管理层面,用“危机”来形容贺建奎的此项工作一点也不过分。但既然是“危机”,妥善处理也就会带来机遇,就像我们曾经遭遇的非典对整个中国公共卫生体系的促进一样,这要决定于这样的危机如何应对。

04 贺建奎事件影响中国留学申请?

另外,一些网上流传的文章提到已经有美国大学生命科学实验室开始拒绝中国学者或学生的访学申请,进而把这种情况当成基因编辑婴儿事件对中国科学产生负面影响的证据。

对于这一点,笔者也不以为然。在过去五年,笔者一直担任康奈尔大学中国访学会的主要组织者,深知接待中国访问学者的实验室和接访教授,除了本来就有长期合作的国外科学家,或经国内导师推荐愿意接受访学的实验室,或本来就在国内很活跃的华人科学家这几种情况外,其他访学目的地都需要靠“大面积撒网”碰运气。

个别实验室不接待海量涌出的中国学者是再正常不过的事情。何况中美关系紧张还让很多过去愿意接收中国访学者的美国教授,在接收申请方面变得更加谨慎。这些情况都说明,海外实验室不接纳中国访问学者的申请,与基因编辑婴儿事件导致中国科学工作者失信之间,很难说有什么因果关系。

海外实验室不接纳中国访问学者的申请,与基因编辑婴儿事件导致中国科学工作者失信之间,很难说有什么因果关系。图片来源:图虫创意

03 科学的社会建构与社会契约

科学的展过程一定会受到社会、体制和管制各种因素的强有力制约。按照主流的建构理论,科学不能独立于社会而存在,科学知识的生产过程中受到很多社会因素的影响,从而并不是什么独立于其社会条件的绝对客观的知识。

多年来,科学的社会建构论主要用于批判所谓科学主义或科学霸权,从而被很多科学家不待见。但是它也有着积极的意义,正因为科学与社会这种紧密结合的关系,所以对于科学而言,合法的知识,需要充分考虑到“社会”的因素(这里说的社会,在常规状态下主要是指科学共同体内部的小同行,但也包括整个科学共同体的认可,在重大问题上,科学界之外的社会相关人群也有发言权)。

这方面最典型的例子是:一项成果之所以成为成果,是因为经过了同行评议期刊的发表,只有经过这种认可,我们才认为新的知识被生产出来。

回到基因编辑婴儿的例子,我们发现,贺建奎在基因编辑大会上被广泛诟病的一点,是仅仅为其提前泄露研究成果而道歉。这种谴责无疑是正当的,但从另一个角度也可以看到,贺建奎计划要等到基因编辑大会上才宣布他的这一“成果”,在“成果”泄露后才诉诸媒体,所有这一切行动背后,得到同行认可的强烈愿望溢于言表。因为如果没有同行的认可,其工作及其创造的知识(基因编辑婴儿用于人类个体)都是没有合法性的。在这种知识没有合法性的情况下,怎么能指望它会被广泛应用呢?这也是上面所说的,贺建奎的研究固然突破了科研伦理的底线,但并没有毁灭掉科学研究和科学共同体行为的基本共识。

贺建奎在第二届国际人类基因组编辑峰会上发表演讲,也是渴望得到同行认可。

我们看到,从贺建奎的同行到各种科普作家,科学共同体的各种机构乃至各国相关政府部门,在贺建奎的基因编辑婴儿事件被披露后,都在第一时间表示谴责。这说明,在事关“编辑人类生命”这种重大是非面前,突出科学界与社会价值取向一致非常重要。因为科学离不开社会,社会给了科学界从事科研的资源和条件,作为回报,科学界有义务表明自己行为的正当性;在不正当行为出现时,科学界有义务来整肃并控制其影响。这种政治正确性的表述,并非只是例行公事。发起这些表述的科学界领导人或者活跃的科学家,在凸显自己及其机构“政治正确性”形象的同时,也在致力于创造一种符合社会主流价值观的压力和约束性行为。

生命伦理学家邱仁宗评“基因编辑婴儿”研究:研究成果不该通过媒体发布

这样一来,在基因编辑婴儿这样重大的科学事件中,科学共同体寻求外部认可与科学共同体内部同行认可来达成知识的合法性,两者就统一起来。也就是说,即便有个别科学家在心里会认同贺建奎的做法,但由于外部价值的认可被内化成科学共同体小同行的知识认可,这些科学家也不得不克制自己想复制效法贺建奎行为的念头。

说到这里有人可能会问,贺建奎一再强调,项目经费来自个人及所在机构的对其基本科研业务的资助(不限定具体的研究),既然如此,他何必在乎他人认可?如果他不在乎,那一些疯狂的或者突破底线的行为又如何得到科学共同体的控制?

不然!现代科研早已告别小作坊时代,没有昂贵的设备、广泛的合作、以及各种社会支持,根本无法顺利展开。我们通过贺建奎在基因编辑大会上的复述,可以清楚地看到这一点。在这种情况下,固然个别科学家可以做出某种不被科学共同体接纳的研究或技术,但其技术的可用性(需要反复验证)以及社会推广仍然依赖于科学共同体内部成员之间的认可和共识。不久前被广泛唾弃的韩春雨开发出“诺奖级”基因编辑技术这件事就是这方面最好的说明。

在如今科学界内外人人谴责的情况下,难道会有外部投资者认可基因编辑婴儿来为这一科技投资,支持其反复试验或者改良工艺甚至广泛应用?

04 呼唤科学良治

总之,笔者认为,突破科研底线的基因编辑婴儿,其研究的后果总体上属于可控的范畴。通过探讨科学与社会彼此依赖的关系,可以看到,尽管底线已经突破,但可怕的结局尚不至于来临——科学界会通过此起彼伏地发声,一面凸显自己的政治正确外,一面形成巨大和广泛的压力,从而让科学共同体行为能符合社会的期待。

事件过后科学界发声纷纷发声指责贺建奎的行为。

这样做很重要,但仅仅如此也不够。

要落实科学造福社会、弘扬社会主流价值并约束对这种主流价值进行挑战的科学行为,需要在各个层次上的科学良治。这种良治,需要以制度的力量确保科研伦理得到每一个科学家的切实尊重,也需要在处理危机中,体现出科学共同体勇于担当的精神和缜密负责的态度,而不是首先想到把自己的责任摘干净。

这种良治,需要约束科学家,但同时又不是简单地“引刑入研”,用刑事手段来惩罚行为不端的科学家。做到这种良治,同样需要将鼓励科学家自由创造并为这种自由创造提供条件,与对科学家行为的约束有机结合在一起。

基因编辑婴儿这一极端案例固然已经发生,但通过这一案例来梳理和推动相关的治理,对于中国科学界,不失为一次塞翁失马的机遇。(编辑:Yuki)

作者名片

女仆被叫去测宇宙?这可能是史上最振奋人心的“跳槽”

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威廉敏娜·弗莱明——哈佛计算员的管理者

威廉敏娜·弗莱明出生于苏格兰的工人家庭,从未受过高等教育,与丈夫结婚后移居美国。丈夫发现她怀孕后便离他而去,迫使她不得不来到皮克林家做女仆谋生计。

威廉敏娜·弗莱明。图片来源:Pinterest

皮克林将她带到天文台,并教她如何分析数据。后来,她成为了哈佛计算员的管理者,哈佛天文台出版的著名星表HD星表中也有她的一份功劳

此外,她还有一大成就是发现了著名的马头星云

马头星云。图片来源:Wikimedia Commons

安妮·坎农——哈佛分类法的提出者

安妮·坎农提出了哈佛分类法将恒星分类为O、B、A、F、G、K、M

这里有一个小口诀来记住这个顺序——“Oh, Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me!”图片来源:Youtube

这种分类方法和恒星的温度、颜色和元素含量有关,一直沿用至今,已经成为恒星研究的基础理论

亨丽爱塔·斯万·勒维特——发现造父变星的周光关系

亨丽爱塔·斯万·勒维特发现了:

        

我好像每个字都看懂了但又一个字都没懂?图片来源:GIPHY

造父变星是一类亮度会随时间周期变化的恒星。勒维特发现,这类恒星的真实亮度和亮度变化周期之间有很强的相关关系:周期越长,恒星越亮

周期越长,恒星越亮。图片来源:Wikimedia Commons

这让天文学家得以测量遥远恒星的距离,而在此后的进一步研究才让人们意识到太阳并不在银河系的中心;甚至银河系也不是宇宙的中心,在银河系外还有数不清的星系。

宇宙中还有数不清的星系。图片来源:GIPHY

勒维特的这一发现可谓是现代天文学和宇宙学的基石。可悲的是,由于罹患癌症逝世,她遗憾未能获得诺贝尔奖提名。

包括这三位在内的几十名“哈佛计算员”,当时还因不做家庭主妇被批不务正业。她们中不少人具有大学学历,而薪资却远低于男性,在当时和工厂里的非熟练工人差不多。

她们将一生奉献于天文事业。图片来源:Astronomical Photographic Plate Collection

但她们兢兢业业,为后人所铭记。女性和无私只是她们众多不同标签中的一个,她们为世人记道的最重要原因还是——

她们是为人类发展而奋斗的一员。

看,她们的手中跳跃着群星。图片来源:GIPHY

(编辑:八云)

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从一岁讲起,DC超英电影《海王》一定看得懂

虽然超级英雄和关于他们的电影很多,但讲述水下超英的电影就没那么多了。这可能是因为海底没那么多人口需要被拯救,也可能是因为水下世界对拍摄要求太高。

现在,一部角度刁钻的超英电影出现了,它就是《海王》。

海王和他的三叉戟。图片来源:华纳兄弟

在DC漫画世界中,海王是超英团队“正义联盟”的一员。如果每个角色都有功能,比如超人负责吊打,蝙蝠侠负责后勤,神奇女侠负责心理辅导和推动剧情,那么带着痞气的海王可能是负责搞笑——也许这就是他的魅力所在。本片由著名华裔导演温子仁执导(对,就是把恐怖片《鬼修女》搬到真墓地首映还放鬼cosplay的那个导演),将于12月7日领先北美上映。

海王是谁?

相比扮演过的其他硬汉,演员杰森·莫玛(Jason Momoa)认为海王是与他性格最相近的一个——因为你可以在这个超级英雄身上找到好笑或者脆弱的一面。

“虽然他表面上是一个硬汉,但里头也是像个小狗一样,会谈恋爱、坠入爱河,所以是非常丰富的角色”他这样形容海王。

杰森身高超过一米九,肌肉强壮,长发浓密,曾在美剧《权力的游戏》里出演人狠话不多的蛮族首领“马王”。表演非常成功,令人印象深刻,以至于在之后的几年时间里杰森接不到戏拍——当时圈内人认为他和马王一样,是个不会说英语的外国人。

不会说英语的马王。图片来源:《权力的游戏》

1979年,杰森·莫玛出生于美国。夏威夷长大的他和海王一样,与大海有不解之缘。杰森在大学时曾就读海洋生物学专业,并设想过从事相关的工作。不过最终,他被设计师发掘并以模特身份进入演艺界。杰森表示,这次能够通过海王继续展示他对海洋的热爱是非常酷的。

海王一半属于陆地,一半属于海洋。

每个超级英雄都有一个人间的名字,人间的海王叫做亚瑟·库里(Author Curry)。虽然在之前上映的DC群像超英电影《超人VS蝙蝠侠:正义黎明》和《正义联盟》中,海王已有露面(第一次是作为异能者被蝙蝠侠察觉,第二次是被蝙蝠侠拉去帮忙打架),但这次单人电影把时间线拉回之前,从一岁开始明明白白地讲述亚瑟的身世。

亚瑟从小生活在陆地,他的父亲是灯塔看守者,母亲是海底亚特兰蒂斯人的女王。从小被迫与母亲分离的他逐渐察觉到自己的异能,他可以通过心电感应与鱼群交流,拥有超常的力量和游泳速度。随着故事展开,亚瑟遇到了来自海洋的亚特兰蒂斯人媚拉(Mera),并也将面对宿命中的敌人——同母异父的兄弟“海洋领主”(Ocean Master)。

虽然提起DC的超英,超人、蝙蝠侠、闪电侠、神奇女侠甚至自杀小队成员可能成为首先冒出来的名字,但海王的超能力其实也不差。漫画中,海王是经典超英团队“正义联盟”一员,诞生于1941年——与神奇女侠同年,比蝙蝠侠晚1年。海王在漫画里的初次登场充分展现了他的超能力:那时,他右手救下一个落水者,左手挥飞了德国潜水艇发射的炮弹。有物理学家依此估算了海王皮肤的坚韧程度。结论是,海王皮肤承受的压力是大气压强的660倍,和铸铁承受的压力差不多。

当温子仁遇上亚特兰蒂斯

虽然海王的能力曾被低估,但导演温子仁(James Wan)表示非常高兴能执导《海王》,创作这个未被足够诉说的超级英雄的故事。

2018年圣迭戈漫展上的温子仁。图片来源: Gage Skidmore/Wikimedia Commons

1977年,澳大利亚导演温子仁生于马来西亚的一个华裔家庭。为了宣传《海王》,温导首次来到北京,脚步轻快,满面笑容,让人难以想象这个青年导演执导过《电锯惊魂》、《死寂》、《潜伏》、《招魂》等让人吓尿的著名恐怖片。恐怖片的精髓在于气氛,而不是泼血和放鬼。贯通东西方文化的温子仁在紧张氛围的烘托上炉火纯青(比如转动的门把手和飘荡的裙子),本着先吓倒自己再吓倒观众的原则成为恐怖片票房新锐。

恐怖片成功后,温子仁曾表示自己是电影爱好者而不是某一种电影爱好者。2015年,温子仁执导的商业动作片《速度与激情7》上映,拿下全球15亿美元票房。

《海王》是温子仁执导的第一部超级英雄电影,他形容自己的工作就是让主角们看起来很酷:男主角亚瑟会有一些标志性动作,女主角媚拉在“水”里“游动”时要像走路般优雅自然。另外,因为海王亚瑟本身是比较好笑的角色,他也要用不同的故事展现出这点。

在被问及拍摄恐怖片的手法对超英电影《海王》有什么帮助时,温子仁认为海洋本身就是令人恐惧的地方。

“在视觉方面,电影里的世界其实能够让我掌握两个元素:我们看到亚特兰蒂斯既是非常神奇的地方,而我也想展现它可怕的一面,所以恐怖片的背景就能够让我用到。”

女主角媚拉的扮演者美国演员安柏·希尔德(Amber Heard)承认有几幕温导拍出了令人恐惧的海洋。不过,恐怖效果本身没有在拍摄带来任何挑战——因为演员面对的都是绿幕蓝墙。

来自海底的媚拉拥有操纵水的超能力。图片来源:华纳兄弟

安柏认为电影打造出的前所未有的海底世界看起来非常棒,但拍摄时对演员的体能要求很高。所有演员都提前进行训练,在要被威亚吊在空中时要想象自己在水中飞来飞去,其实周边除了绿幕什么也没有——还要表现得像走路一样自然。

“我们去看这部电影的时候也会觉得非常惊艳,因为这也是第一次我们真正去看水下场景应该是什么样子的。”安柏说。

最后,温子仁总结自己把海洋拍得“很有意思”。

(编辑:Mo)

题图来源:华纳兄弟

早在4万年前,古人类就在青藏高原开“石器厂”了!

|· 本文来自“我是科学家”·|

在藏族创世神话中,青藏高原最早的居民是一只猕猴,它与神女结婚而后繁衍出了芸芸众生[1]。神话故事固然不能当真,但要问西藏何时开始有人类生存,科学家们也一直说不清楚。

然而,就在近期,中科院的考古学家在西藏史前历史研究中取得了突破性进展,并将研究成果发表在了《科学》(Science)杂志上。他们发现,早在4万年前,古人类就开始定居青藏高原了![2]这一研究结果不仅刷新了青藏高原人类史的最早纪录,也让我们对于古人类征服高原的历史产生了新的认识。

参与此次发掘的部分考古队员。摄影:靳英帅

雪域秘境,古人难寻

要论中国各地的考古工作难度排行,西藏地区必然是数一数二的。高寒高海拔的工作环境倒还可以克服,但较低的考古遗存分布密度就是硬伤了。

在当代中国,藏区的人口密度仅有约2人/平方千米,其中阿里等地区甚至横亘着连绵不绝的无人区[3]。在这些地方,我们即使是想找几个活人都很困难,更别提寻找深埋在地下的古人类踪迹了。

人迹罕至的青藏高原。图片来源:图虫创意

因此,藏区的史前考古发现相对较少,之前已发现的遗址,年代大多集中在距今1万年以内。纵然有一些看似古老的旧石器时代遗址出现,其具体年代仍然不详,并且都分布在青藏高原的边缘地带。

可想而知,仅依靠这些零碎而模糊的考古发现,我们很难拼凑出青藏高原上古人类生存的历史原貌。而要回答“西藏人类史发端于何时”的问题,就只能等待有准确埋藏年代的人骨化石或古人类遗物出现。但是,这项工作的难度,堪比大海捞针。

鬼湖之旁,石器始现

踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫。事情的转机出现在2013年,当时西藏地区的文物部门在藏北一带进行考古勘察,在海拔4600米的羌塘地区,他们竟在地面上就意外地发现了上千件人工石制品。而该处发现地点其实离旅游胜地色林湖(藏语意为魔鬼湖)很近,离拉萨也不过300多千米远。

红色三角标志的就是尼阿底遗址,其距离色林湖、纳木错、拉萨市都很近。图片来源:参考文献[2]

石制品一般是古人类制作的工具或剩下的废料,相当于现代人的菜刀、锤头等物件。一个地方有大量石制品出现,就八成意味着那里曾经有古人类生活过。因此,在得知消息后,中国科学院等机构的旧石器考古专家立即赶赴西藏开展了发掘工作,并最终将这一重要发掘地点命名定为尼阿底(Nwya Devu)遗址。在其后的五年中,考古团队对该遗址进行了多次发掘,向地面以下深挖了1.7米,揭露了遗址内部的埋藏情况。

就在这处不起眼的深坑中,考古团队发现了数千件精美的石制品。图片来源:参考文献[2]

研究者发现,整个遗址的地层大致可以分为3层。尽管这里经受过堆积、搬运、风化等经沧桑之变,遗址中存留的石制品依然很多,尤其是位于底部的第三层土层,几乎没有遭受扰动,保持着原始的埋藏状态。

遗址出土的石制品。图片来源:参考文献[2]

遗址出土的人工石制品总数超过了3000件,其中大多是精美的石叶、石片,它们代表着旧石器时代晚期古人类制造石器的较高水平。研究者还注意到了一个奇特的现象:他们所发掘出土的石制品数量虽多,种类虽繁,但材质却惊人的一致——它们全部来自800米外一处山坡上的黑色板岩。不仅如此,与石器一同出土的还有许多废石片,显然是制作石器时剩下的边角料。

既靠近石材产地,又有大量边角料遗留,这些特性同时出现在尼阿底遗址不是偶然。各处线索都指向了一个事实:在旧石器时代,尼阿底遗址应当是古人类的一处石器加工场所,类似于今天我们常说的“石作坊”。

光释时光,断定年代

既然尼阿底遗址的性质已经明了,那么最关键的问题就还剩下一个:这一处遗址到底形成于距今多久以前呢?又或者说,古人类是在距今多少年前到达这里,并开始繁衍生息的呢?

提到这个问题,你可能想起了一个名词“碳十四测年”。的确,为普罗大众熟知的碳十四测年法在考古领域有着很广泛的应用。利用放射性元素衰变周期的原理,它可以推算出物体被埋藏的时间。在尼阿底遗址的研究中,人们也尝试着利用了这一方法来判定遗址年代。

碳十四测年结果显示,尼阿底遗址的形成年代为距今4.2至4.5万年前!这一串数字令人相当振奋,毕竟整个西藏地区都没有发现过这么古老的人类活动遗址。不过,可别高兴太早了,这里的碳十四测年数据并不是完全可信的。毕竟,碳十四测年方法依赖于已死亡的生物遗存,而在这个遗址中的生物遗存材料非常稀少,仅有一些软体动物的外壳。也就是说,碳十四测出来的这个年代数据可能因为材料限制而误差较大。

质谱加速器是碳十四测年用到的主要设备。图片来源:Wikimedia Commons

于是乎,研究者们想出来另一招,那就是用“光释光”测年。“光释光”这名字听着古怪,但原理很简单:有些物体在被埋藏地下以后受到辐射,能够逐渐地积聚电子。这些样品拿回实验室用光源激发后,就会释放出光亮来。一般来说,埋藏时间越久,积聚的电子越多,释放的光也就越强。正是基于这一原理,我们才得以判断物体受埋藏的时间长短。

引入光释光测年方法后,研究者得到了新的年代数据。结果显示,光释光测年与碳十四相差并不大,遗址的形成年代被检测为距今3万~4.5万年。这么看来,尼阿底遗址确实是西藏地区目前已知最古老的人类遗址,也证明早在4万年前人类就开始定居青藏高原了!而此前,科学家们普遍认为,人类在青藏高原上居住的历史只有1万~2万年。

强化基因,征服高原

古人类在4万年前登上高原,确实是件不可思议的事情。人们不由得思考,这些古人类究竟是如何克服寒冷和缺氧等等生存障碍,在高原定居的呢?

其中一种可能性是古人类迁徙西藏的途中,会逐渐“武装”自己的身体,利用一些特殊的基因突变来适应高寒、高海拔的恶劣环境。

登上高海拔地区,对于长久居住在平原上人来说无疑是一项挑战。图片来源:参考文献[2]

举例而言,现代藏族人的身体就与内地人有所不同:藏族居民的呼吸频率更高,并且肺部能吸收少量一氧化氮以刺激血管扩张,他们血红蛋白浓度更高,有利于提高血液输氧能力增加血液输氧量[4]。也许,古人类身上也同样出现了此类利于适应高原生活的生理特征。

更有学者认为,藏区居民之所以获得了适应高原的特殊基因(如EPAS1),是因为他们的祖先曾与丹尼索瓦人(一种已灭绝的古人类)有过风流往事,发生了基因交流[5]

而在尼阿底遗址中,我们甚至也能为这种说法找一些证据:尼阿底遗址出土的石器形态在中国境内相当罕见,但在西伯利亚等地区却很常见。巧合的是,西伯利亚等地区正是丹尼索瓦人的“老家”!

遗址中石制品的细节图。图片来源:参考文献[2]

因此,我们不妨做个大胆的猜想:在距今4万年前或更早的时候,远道而来的丹尼索瓦人与现代人的祖先们在青藏高原上相遇,互相交流石器技术和基因,并有可能繁衍生息出了今天的藏区居民。

当然,要想验证这一猜想,仅靠石制品的研究是不够的。我们还需要找到古人类化石进行形态学、遗传学分析,直接与古人类的遗骸“对话”。但是,谁也不知道那些勇闯高原的先民都埋葬在了哪里,只有等到他们的骸骨重见天日,才能告知我们当年的故事了。(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. 白崔,苯教源流[M],西藏人民出版社,1988
  2. X. L. Zhang,B.B.Ha,et al.The earliest human occupationof the high-altitude Tibetan Plateau40 thousand to 30 thousand years ago[J]. Science,2018.
  3. 杨华军,陈昌文.西藏人口统计的历史和分析[J].中国藏学,2005.
  4. 康拉德·菲利普·科塔克.人类学:人类多样性发热探索[M].中国人民大学出版社,
  5.  Emilia Huerta-Sánchez, Xin Jin,et al. Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA [J]. Nature,2014.

作者名片

世界艾滋病日:阻断艾滋病感染,时机很重要,24小时内可以自救

今天是第三十一个世界艾滋病日。我国今年的宣传活动主题为“主动检测,知艾防艾,共享健康”。据中国疾控中心、联合国艾滋病规划署、世界卫生组织联合评估,截至2018年底,我国估计存活艾滋病感染者约125万。

对于艾滋病,公众仍是恐惧多过理性地认知。之前果壳科普过,通过母婴阻断技术,男阳女阴的艾滋家庭可以经济、高效、安全地孕育出一个健康的宝宝。可仍有人愿意冒着巨大的风险参加贺建奎的实验。

还有人认为,只要暴露在HIV病毒前,就一定会被感染。事实上,阻断药不但能帮助艾滋病家庭孕育后代,还能帮高危人群渡过“艾滋劫”。

阻断的黄金24小时

12月1日0点,21岁的Kid准时吞下药,一种是蓝色的,一种是灰色的。

这是还在上学的Kid吃HIV阻断药的第八天。

11月23日晚上,Kid通过社交软件认识了一个人。那个人到如今还在玩《阴阳师》,这让Kid觉得他还不错,该是个长情的人。

去了酒店,那个人提议不用安全套,被Kid严词拒绝。然而,在发生关系的过程中,Kid发现那个人偷偷把安全套拿下来了至少2次。

Kid怀疑对方有问题,想把艾滋病传染给他。他和对方掰扯了一阵子,匆匆离开宾馆。

回到家,Kid想起来朋友之前和他提过,怕出问题可以吃HIV阻断药。

HIV阻断药,即暴露后预防(Post Exposure Prophylaxis)的药物,通常指的是在发生了高危行为之后,用来防止HIV 病毒扩散的药。高危行为包括与艾滋病患者或HIV感染者发生没有安全措施的性行为;开放的伤口或黏膜组织接触到艾滋病患者或HIV感染者的血液;被有艾滋病患者或HIV感染者血液的针具刺伤等。

阻断药的成功率颇高。据统计,我国每年有700到1000名医生、警察等由于工作中不慎接触艾滋病患者或HIV感染者的血液等原因服用阻断药。没有一位因职业暴露而感染。

全国最大的三级甲等传染病医院、中国人民解放军302医院感染科的主治医师张大伟告诉果壳,阻断药发挥作用的原理,是切断艾滋病毒复制的过程,防止病毒从已感染的细胞扩散,感染更多的细胞。

以性传播为例:病毒先侵犯黏膜部位,穿过黏膜屏障后进入人体的组织、细胞、淋巴结,并在淋巴结繁殖,最后进入血液。阻断的原理是在病毒到达血液之前将病毒杀死,以达到阻断目的。

发生暴露后,越早服用阻断药,药物的血药浓度就能越早升上去,以保证在病毒进入血液前起效。这是一个药物与病毒赛跑的过程。

图片来源:全力以赴#终结青少年艾滋病#

最佳的阻断时间是2小时。据张大伟介绍,虽然不少网帖科普事发72小时内服用阻断药都有效,但“超过24小时后服用阻断药逃过一劫,只能说明他运气好。”

《医务人员艾滋病病毒职业暴露防护工作指导原则》规定,医护人员因职业行为可能导致HIV感染时,应该在4小时内获得阻断药等预防性用药,最迟不超过24小时。

“人生从未如此糟糕过”

当天晚上回到家,Kid就在微信上挂了号。第二天上午十点多,他来到深圳第三人民医院爱心诊所。等候区绝大多数都是带着口罩的男性,“有一些能看出来是男同志”。上午十一点多,Kid进了诊室。他开门见山,告诉医生他发生了高危性行为,想开阻断药。中午十二点,Kid吃上了药。

29岁的虫虫是在南宁第四人民医院拿的药。当时,医生详细询问了性行为发生的时间、方式、对于性伴侣的健康程度的掌握情况、暴露时的情况、以及过往性经历和性习惯。整个过程没让虫虫觉得不舒服,“医生问得相当专业,显得十分在乎我的健康,毕竟健康更重要。”

阻断药和治疗用药种类基本一致,之所以叫不同的名字,是因为应用的场合不同。《国家免费艾滋病抗病毒药物治疗手册(第四版)》明确规定:“所有一线治疗方案均包含三种抗病毒治疗药物。”三种抗病毒药物的组合又叫三联。

阻断药有三联的,也有二联的。二联是两种阻断药物的组合,价格会相对便宜一些。据专家介绍,三联对病毒的抑制效果肯定比二联好:相比于绑住犯人的手和脚两处,同时绑住手、脚和脖子三处,犯人逃脱的几率更小。

《中国艾滋病诊疗指南(2018版)》建议,阻断药需连续服用28天。因为从艾滋病病毒进入人体到扎根产生足够多的病毒抗体,需要四周左右。

虫虫已经吃完药了,检查也都没问题。可一想到吃药的那28天,他感觉,“人生从未如此糟糕过”。因为药的副作用相当严重。首先是腹痛腹泻,28天里大概15天的排泄是不成形的。腹部时不时隐痛,有时痛到足以分散工作的注意力,直到吃药的第20天他才适应。然后是嗜睡。服药后,虫虫的精力严重不如之前,整天昏昏欲睡,“大概类似服用扑尔敏的副作用那种感觉,尤其是开始服药的第一个星期”。最难捱的是抑郁。抑郁几乎伴随了他度过了28天。最难熬的是前两周:莫名其妙情绪低落,感受不到一丝快乐,对任何事物都提不起兴趣。“B站也不想刷了,番剧也不追了,以前所有的兴趣都觉得寡然无味。” 

除了头晕、无力、嗜睡外,Kid还感到恶心。虽然没有食欲,他还是会强迫自己吃点东西,可“每次打嗝都能感觉可以吐出来”。

据张大伟介绍,副作用的强烈程度因人而异。最新推荐的阻断药恩曲他滨/替诺富韦/多替拉韦,几乎没有任何副作用,有的话也极其轻微。不过,新一代的药物效果更好、副作用更少,也更贵。在302医院,最贵的组合替诺富韦恩曲他滨(1980元)加多替拉韦(1990元),28天的药3970元。

中国红丝带网流行病学专家王教授告诉果壳,HIV阻断药只能被当成一种补救措施,不能过分依赖阻断药,“为什么非要忍受这么大的副作用?为什么非要付出这个代价?

少为人知的后悔药

然而,作为极有效的补救措施,知道阻断药的人并不多。根据中国疾控动态与艾防中心2017年的统计数据,万名受访网友中,有快到一半的人不知道艾滋病可以服用阻断药物。

Kid是被朋友科普的,虫虫是被同性恋公益组织的公众号科普的,另一位果壳接触到的服药者John因为母亲是医生,使得他对艾滋病有一定的了解。

虫虫在医院做检查的时候,好几次接手检查和咨询的护士和医生都误会他是感染者,看到是“疑似暴露要求阻断者”才反应过来。

就算知道HIV阻断药的存在,想买到药也不容易。目前,只有在大城市的传染病医院或综合医院的感染科才能买到阻断药。北京有四家医院,佑安、地坛,协和与302医院。广东全省只有两家医院,广州市第八人民医院和Kid去的深圳市第三人民医院。有业内人士表示,各个地区提供艾滋病治疗服务的医院数量,是根据本地区的需求评估来确定的,与实际情况有关。

问题是,如果住在偏远地区的疑似感染者有购买需求,很可能就在路程上消耗了服药的黄金时间。

因此,有防艾人士号召要加大阻断药的宣传力度,更有需要的人能更容易买到药物。可同时也有人认为,过分宣传阻断药,很可能会导致过多并没有高危行为的人占用宝贵的医疗资源。而且,如果放开了这类需要专业人士指导和判断的药物的购买渠道,容易造成混乱。最令人担心的是,如果得知有“后悔药”,更多人会作出不负责任的高危行为,把阻断药当“事后避孕药”。

不过,就像推广安全套不是为了鼓励滥交、为静脉吸毒者提供免费针具不是为了鼓励吸毒一样,目前从国际经验看,使用HIV阻断药,并不必然鼓励高危行为的发生或增加性病的传播。

主动检测

王教授认为,艾滋病防治的难点在于艾滋病无法治愈、控制困难。“一旦感染,艾滋病的病例就会增加,不像一些其他传染疾病可以被完全治愈。”

在目前的医疗水平下,艾滋病患者必须终身用药。据张大伟介绍,现阶段的抗病毒药物组合可以有效清除血液中的病毒颗粒,可以快速地将大多数患者血液中的HIV抑制至检测不到的水平,但HIV仍然存留于机体淋巴组织内的病毒储存库中。如果患者停止服药血液中的病毒会很快反弹。这些病毒储存库是完全清除HIV病毒颗粒,治愈HIV感染的主要障碍。

根据卫健委的数据,我国新发感染者每年8万例左右。全人群感染率约为9.0/万,参照国际标准,与其他国家相比,我国艾滋病疫情处于低流行水平,但疫情分布不平衡。性传播是主要传播途径,2017年报告感染者中,异性传播为69.6%,男性同性传播为25.5%。目前还有约30%的感染者没有被发现。

有专家建议,如果与HIV感染高危人群发生了无保护性行为,又不知道对方是不是HIV感染者,可以在去医院购买阻断药的同时,做HIV病毒检测,这样既可以最大程度保证阻断的效果,又能及时知道自己的HIV感染情况。

图片来源:图虫创意

检测HIV病毒的一般流程是,个人先用试纸进行抗体自测,15分钟出结果;如果是阳性,即检查出HIV抗体,要送交市级或省级疾病预防控制中心做核酸检测进行确诊,这个过程要2到3天。

明确检测是知晓艾滋病感染状况的唯一途径。对于个人而言,只有通过检测知晓感染状况,才能采取正确的治疗和预防措施。早检测才能早发现,早发现才能早治疗。

(特别感谢红丝带网(微信号:chain2001)为本文提供的帮助。)

(文中Kid,虫虫,John均为匿名)

(除了格外标注外,图片均来自pixabay)

作者:雪竹,W

审稿:解放军302医院感染科主治医生 张大伟

编辑:Mo,李小葵