关乎未来的突破——每周科那个幻85

作者:吕默默来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-09-08

本期我们就来聊聊近期可能改变未来的新突破以及相关的科幻作品。

图1

    有些80后90后的朋友可能还记得,在上世纪街头上偶有“土豪”拿着一块板砖大小的“大哥大”大声的讲着话。如今移动电话也就是手机几乎是人手一部,这得益于发射天线的突破,以及芯片制造技术的高速发展。科技的日新月异,使得以往不可能做到的事情变得可能,变得更加容易,这些突破甚至影响着人类的未来,也有一些可能揭开地球生命的起源之谜。本期我们就来聊聊近期可能改变未来的新突破以及相关的科幻作品。

图2

1、加点钻石
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  中美两国科学家共同合作完成了一项新研究,他们在锂电池的电解质内添加了纳米级的钻石微粒,以防止电池内部生成导致短路的沉积物,避免因电池短路引起的火灾事故。锂电池能量密度高、放电性能好,在工业和消费电子领域用途广泛。但如果以纯金属锂作电极,电池内部容易生成被称为“树突”的树枝状沉积物,其尺寸大到一定程度后会造成短路。
  研究人员这次在锂电池电解质中加入了纳米级的钻石,他们发现电池内部生成的沉积物是平滑的层状而并非“树突”,这个新发现有望在使用纯锂金属作为电极时抑制“树突”的发生,从而让锂电池都能发挥更好的安全性和高效性。
  观点:
  去年发布的某款手机被严禁登上飞机,原因是因为这款手机的电池非常不稳定,容易发生小规模的爆炸,给飞行带来危险。其实所有锂电池都有一定的危险,倘若让这些锂电池变得更安全,任何人都不会反对。但加入钻石?是不是太贵了?非也,纳米级的钻石非常微小,尺寸不到头发直径的万分之一。这种钻石制造成本很低廉,但同样有非常规则的结构,能够自然排列成为平滑的表面。如今科学家们已经做了相关的实现,足够安全,但还没在手机中和笔记本电脑中做过实验。相信不远的将来,这种更安全“镶钻”的电池会走进每一个人的生活。
  笔者推荐的是斯特鲁伽茨基兄弟的《路边野餐》,外星人丢在地球上的一些垃圾中,有一种超级电池,可以驱动一辆汽车行驶很久。这种垃圾给人类带来了什么影响呢?

图3

2、肝脏再生
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  来自英国爱丁堡大学、美国麻省理工学院和俄罗斯斯科尔科沃科技学院的研究人员首次证实胆管上皮细胞在肝脏再生中的作用。这一结果对再生医学和抵抗肝脏疾病是高度有前景的。相关研究结果发表在2017年7月20日的Nature期刊上。
  这些研究人员利用转基因小鼠作为测试对象;这项实验室在两个独立的转基因模式小鼠中开展的,在它们体内,肝实质细胞发生分裂的能力被有意地降低以便评估其他的肝细胞对再生的贡献。结果表明胆管上皮细胞参与肝实质细胞再生。
  观点:
  现代生活中,难免熬夜、应酬,这些都会伤到肝脏,肝脏对于人类来说是不可或缺的。因此科学家迫切希望肝脏再生功能。
  肝脏细胞是人体能够再生的少数细胞之一。当因某些疾病引起肝脏损伤的时候,肝细胞会缓慢地通过分裂新的细胞,以获得再生。但大范围或者疾病引起的肝脏损失超过肝脏恢复能力的时候,就需要药物治疗,或者干脆移植肝脏了。新闻中提到的技术,确实有效,已经得到相关科学家的验证,但是具体是那些基因来控制这些功能的开关,什么时候时候才能进行人体实验,还要走很长的一段路。人类想长生不老,还不行呢。
  笔者推荐的是美国作家罗杰·泽拉兹尼的科幻名篇《不朽》。

图4

3、基因魔剪的刹车
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  受热捧的基因编辑技术CRISPR-Cas9并非完美,它犹如一辆没有刹车装置的汽车,可能失控伤及无辜,即产生脱靶效应——编辑了不该编辑的基因片段。从去年12月开始,科学家们争先恐后地开启为CRISPR安上“刹车”的研究,他们试图从自然界,找出这个“刹车”。
  美国生物学家、最先提出CRISPR-Cas9可以进行基因编辑的詹妮弗·杜德纳与同事的相关论文发表在顶级期刊《细胞》(Cell)杂志。
  观点:
  生物圈里大名鼎鼎CRISPR-Cas9技术的确可以有效的剪辑基因片段,但同时也存在脱靶的危险。通俗来说,我们想干掉某个致病基因片段,但开车开过头了,同时干掉了另一段基因,这一段基因恰恰是人类必须的,这就麻烦了。如今科学家已经找到了控制魔剪的刹车系统,使其更好的为人类服务。
  都说21世纪是生物学的世纪,到如今也没看到生物技术给人类带来特别大的改变?为什么呢?其中一种原因就是无法有效的识别所有基因片段表达,另一方面,无法准确剪辑基因,倘若这两个问题都解决了,距离改造出来更完美的人类的目标就不再遥远了。
  笔者推荐的是科幻小说《基因角斗士》,在未来人们可以任意使用基因技术创造出来不存在的生物,进行角斗士般的表演,甚至比赛,会带给世界什么样的改变呢?

图5

4、水油相溶
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  英国爱丁堡大学科学家创建出一种高压条件,并首次发现排水性甲烷也能溶于水中。类似方法或可将其他疏水性分子与水相溶,研发各种廉价环保的新型工业溶剂。
  研究人员用显微镜观察发现,在常压下甲烷更像油滴漂浮在水中,甲烷与水并不相溶,但在2万标准大气压下,漂浮的油滴消失不见,甲烷完全溶于水中。他们解释说,随着压力逐渐增加,甲烷分子不断收缩,而水分子大小保持不变,压缩后的甲烷分子大小合适后,刚好“嵌入”水分子之间,“溶合”在一起。
  观点:
  如果有人对你说油水溶在一起的研究能帮助研究人类起源,你会相信吗?很多化学反应在超高压力的情况下就会发生改变。比如新闻中提到的在两万个大气压下,甲烷和水相容,是不是很神奇?可这跟生命起源有什么关系呢?天王星和海王星内部压力的高压也大概也有这么高,而且这两颗星球上也都含有甲烷。也许在海王星表面冰层之下的区域,甲烷与水相容,这正是原始生命诞生的必要条件,也许会产生太阳系诞生之初的状态,产生原始生命也有可能。
  笔者推荐的是王晋康老师的《水星播种》,抛开那些火星制造生命的故事吧,来看看王老爷子在水星上如何播种生命。

图6

5、缩小的鱼类
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  不列颠哥伦比亚大学的最新研究表明,若海洋温度上升2摄氏度,鱼类的体型将会缩小20%到30%。
  研究人员威廉·张博士和丹尼尔·保利博士的研究结果显示,鱼类作为冷血动物, 无法调节自己的体温,因此当水温变暖时,鱼类会加速新陈代谢,即需要更多的氧气来维持身体机能。然而,由于鳃的生长速度比身体其他部位慢,当氧气供应速度跟不上其他部位生长的速度时,鱼类就停止生长了。保利博士称这个原理为 “鳃氧限制理论”。
  观点:
  首先笔者非常尊重科学家的辛勤劳动,新闻中提到的理论也有一定的科学性。倘若按照这个理论来说,以后我们很难吃到大一些的鱼了。因为地球总体环境一直都在升温。但对于全球升温的研究,另一部分科学家则有不同的看法。在地球漫长46亿年里,可能某个时期地球表面平均问题比现在还要高,如今的气温的变化,完全是地球气温的正常调整,不足为奇。还有一些分科学家认为“盖亚假说”部分正确,即地球生物圈是一个整体,会内部自我调整。所以,这则研究中提到的观点,只能做个参考。不过,我们必须爱惜环境,因为地球是现唯一适合人类生存的星期,倘若我们把环境搞坏了,岂不是变得无家可归了。
  笔者推荐的是莱姆的《索拉里斯星》,这颗特别的星球上有一片海洋,和星球融为一体,但却无法与人类交流。也许在茫茫宇宙中,存在着不同的生命体,人类也是其中一种,索拉里斯星则是另一束宇宙深处的折光。
  本期就到这里,我们下期再见。

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