這一年，新發(fā)現(xiàn)顛覆你的認(rèn)知

　　本報(bào)記者 高 博

　　科學(xué)有啥用？它可以嚇人一跳，讓人口眼歪斜，神游天外。待到靈魂回殼，頓覺周身舒泰。

　　你知道非典病毒從哪里來嗎？你知道人類十三萬年前到了美國嗎？你知道吃什么能夠返老還童嗎？你知道有比你還高的企鵝嗎？你知道有負(fù)質(zhì)量的物質(zhì)嗎？

　　2017年，科學(xué)家繼續(xù)挑戰(zhàn)常識，叫人類驚嘆：宇宙啊宇宙，你咋就猜不透？科學(xué)啊科學(xué)，你玩得真叫絕！

　　基因 測序

　　SARS病毒“真兇”蝙蝠終于現(xiàn)身

　　2003年肆虐中國的非典病毒，哪兒來的？云南一個(gè)黑暗山洞。

　　非典之初，果子貍背了黑鍋，不光被人吃，還要被人罵。但科學(xué)家后來猜測，它不是疫源，源頭是蝙蝠。今年12月發(fā)表的一項(xiàng)報(bào)告蓋棺定論：云南省一處洞穴里發(fā)現(xiàn)的菊頭蝠種群，經(jīng)過5年病毒監(jiān)測，找到了當(dāng)年逞兇的SARS病毒的全部基因組組分。

　　2005年以來，在中國和歐洲的多種菊頭蝠中發(fā)現(xiàn)了SARS樣冠狀病毒。然而，這些病毒和人類版的病毒很不同，不是造成疫情的SARS冠狀病毒的直接祖先。

　　2011年起，有科學(xué)家開始監(jiān)測云南省一處洞穴的菊頭蝠種群，他們一方面撿拾蝙蝠的糞便，一方面給蝙蝠擦屁股取樣(科學(xué)工作多么不容易啊)，發(fā)現(xiàn)SARS病毒的全部基因組組分都可以在蝙蝠的糞便里找到，且SARS樣冠狀病毒基因內(nèi)部多個(gè)位點(diǎn)頻繁重組。由此推測，非典可能就來源于病毒祖先株之間一系列的重組變異。

　　順便一說，蝙蝠是很多病毒的宿主，它自己倒是依靠獨(dú)特的代謝和免疫系統(tǒng)毫發(fā)無傷，損人不損己啊。云南的“SARS洞”外一公里就有村子，讓人擔(dān)心。

　　基因檢測還揭示了艾滋病什么時(shí)候來到美國。1987年出了一本講艾滋病的暢銷書，這本書將“零號病人”加拿大飛機(jī)乘務(wù)員杜卡斯指作源頭，他將艾滋病傳染給了許多美國性伴侶。今年一項(xiàng)研究認(rèn)為“零號病人”被冤枉了。

　　有人檢驗(yàn)1979年美國的幾千份血樣，發(fā)現(xiàn)那時(shí)HIV病毒遺傳信息就很多樣了，并推算出HIV病毒在1970年代初就傳入美國。30多年前的血清里的RNA都斷裂成碎片了，用了一種特殊的修復(fù)技術(shù)才成功讀取。

　　狗馴化于東亞還是歐洲仍是眾說紛紜，野貓如何變成家貓就沒太大爭議。今年發(fā)表的一項(xiàng)研究，測了古今各國的貓基因(最早一個(gè)標(biāo)本來自9500年前，還有埃及的木乃伊貓)，推斷出現(xiàn)代貓有兩個(gè)起源：一是在公元前4400年從亞洲西南部擴(kuò)散；一個(gè)起源于埃及，公元前1000年擴(kuò)散。

　　兩波貓族移民潮都好解釋：一是隨最早的農(nóng)民搬家，哪里有谷物和老鼠，哪里就需要貓；二是埃及的商船用貓克耗子，帶它們到地中海各港口，后來維京海盜的貓也是埃及貓。有學(xué)者看了報(bào)告驚嘆：我都不知道維京人還養(yǎng)貓！

　　醫(yī)學(xué)健康

　　人造子宮+人造卵巢，不是不可能！

　　人造子宮今年有了重大突破！美國費(fèi)城兒童醫(yī)院制造了一個(gè)外部人造子宮，維持超早產(chǎn)羔羊的生存。試驗(yàn)中的羔羊在子宮內(nèi)生活了4周，打破了子宮外裝置維持胎兒穩(wěn)定機(jī)能的時(shí)間紀(jì)錄。

　　超早產(chǎn)兒的死亡率很高，延長妊娠的體外系統(tǒng)沒有成功的先例。這一次，科學(xué)家制造了一個(gè)聚乙烯薄膜袋，充滿了人造羊水，通過臍帶接口連接氧氣，形成一個(gè)封閉的流體人造環(huán)境。他們用超早產(chǎn)羔羊(相當(dāng)于妊娠23-24周的人類早產(chǎn)兒)來測試。

　　結(jié)果是，在人造子宮內(nèi)生長的8只小羊，多項(xiàng)生理指標(biāo)與正常小羊沒有明顯區(qū)別。這一研究成果為拯救極早產(chǎn)兒帶來希望。

　　同樣來自美國的研究，人類首次使用3D打印技術(shù)造出一個(gè)功能正常的小鼠卵巢。這是一個(gè)水凝膠材料的微孔支架，支持小鼠卵泡細(xì)胞發(fā)育，可用于恢復(fù)手術(shù)絕育小鼠的卵巢功能。

　　科學(xué)家將兩種卵巢細(xì)胞封裝進(jìn)一個(gè)3D卵巢構(gòu)造，然后植入大鼠體內(nèi)。移植后，卵巢里的細(xì)胞工作正常，能在90天的實(shí)驗(yàn)中穩(wěn)定產(chǎn)生雌激素和黃體酮。實(shí)驗(yàn)表明這些構(gòu)造能減輕激素缺乏和卵巢缺失引起的骨質(zhì)疏松、體重變化和子宮不健康。

　　之前實(shí)驗(yàn)，人工卵巢讓已經(jīng)喪失生育能力的大鼠產(chǎn)下了孩子。人的卵泡比老鼠大得多，微孔支架也要相應(yīng)調(diào)整，能否成功用于人還得實(shí)驗(yàn)。

　　另一個(gè)與懷孕相關(guān)的有趣信息是，懷孕會改變新媽媽的大腦結(jié)構(gòu)。荷蘭科學(xué)家研究了25位初次生育的女性的大腦，發(fā)現(xiàn)懷孕會導(dǎo)致大腦在至少兩年內(nèi)的結(jié)構(gòu)性改變。這些改變發(fā)生在與社交認(rèn)知有關(guān)的區(qū)域，以及母親對其嬰兒的圖像做出反應(yīng)的區(qū)域。改變的程度還能預(yù)測母親對孩子的依戀程度。

　　今年健康科學(xué)向公眾輿論拋出一個(gè)炸彈，是《柳葉刀》刊載的一篇營養(yǎng)學(xué)論文?？茖W(xué)家跟蹤18個(gè)國家的13.5萬名受訪者的飲食健康狀況，共7.4年，得出結(jié)論：多吃脂肪，死亡率低；多吃碳水化合物，增加死亡風(fēng)險(xiǎn)；多吃飽和脂肪，中風(fēng)的可能降低。

　　如此權(quán)威的報(bào)告，一發(fā)出來就熱鬧了。網(wǎng)上迅速傳播《精米白面是毒藥》《多吃主食死得快》《多吃脂肪少得心臟病》之類的熱文，也有專家出來質(zhì)疑論文。

　　最客觀的說法是，樣本的18個(gè)國家側(cè)重于亞非拉發(fā)展中國家，包括中國，被訪人群81%是小學(xué)和中學(xué)文化，82%是中等和重體力勞動者。不難想象，肉食不足的勞動者，多吃大魚大肉有助健康；精加工的淀粉主食有損健康，也不是太稀奇的結(jié)論。

　　東西好吃是因?yàn)槿梭w需要，但食欲往往貪婪無度，遠(yuǎn)古的基因讓身體傾向于備災(zāi)備荒。想要健康，吃少一點(diǎn)，吃雜一點(diǎn)，警惕現(xiàn)代生活才有的過度加工的食物，比如精糖、重鹽，還要記住我們祖先是運(yùn)動覓食的，我們也別太懶了。還沒有哪一篇營養(yǎng)學(xué)論文與以上原則相悖。

　　返老還童也有進(jìn)展：有一種化學(xué)物質(zhì)讓老細(xì)胞煥發(fā)青春，重新?lián)碛蟹至涯芰?。科學(xué)家今年報(bào)告，將紅酒、黑巧克力、紅葡萄和藍(lán)莓中天然提取的白藜蘆醇類似物，加入衰老細(xì)胞后僅幾個(gè)小時(shí)，這些細(xì)胞外觀和行為方式年輕化了，再次分裂，端粒開始變長(端粒長表示細(xì)胞還能復(fù)制多次)。你多了一個(gè)理由將紅酒和巧克力扔進(jìn)購物車，送健康不一定要送腦白金。

　　生命起源

　　找到40億年前最古老生命遺跡

　　今年一大奇事，是發(fā)現(xiàn)了迄今最古老的生物證據(jù)。先是澳大利亞學(xué)者在格陵蘭島的變質(zhì)巖中，發(fā)現(xiàn)了1-4厘米厚的化石疊層石——37.7億年前微生物層層生長的遺跡，并認(rèn)為其中的石墨顆?？赡苁莵碜杂谏?。后來，日本科學(xué)家又在加拿大拉布拉多島的39.5億年前的變質(zhì)碎屑巖中發(fā)現(xiàn)了生物來源的石墨。

　　之前，科學(xué)界曾根據(jù)基因分化程度猜想生命起源于40億年前；但發(fā)現(xiàn)這么古老的化石還是令人始料未及(事實(shí)上這個(gè)歲數(shù)的石頭就很罕見)。科學(xué)家表示這應(yīng)該是深海熱泉周邊微生物的證據(jù)，也是地球上最早期的一些生命形式。

　　另外，陜西的一項(xiàng)化石新發(fā)現(xiàn)，還揭示了寒武紀(jì)最早期的微型后口動物。它們居住在海里、長著大嘴、像個(gè)丑陋的土豆。

　　同樣有趣的，是中國地質(zhì)大學(xué)和中科院等單位的報(bào)告：在琥珀內(nèi)發(fā)現(xiàn)一條9900萬年前的小恐龍的尾巴，拇指長，包括骨頭、軟組織和羽毛，毛色還能看清。此前大家還從未想過目睹“活生生”的恐龍肢體。

　　不僅如此，在琥珀中發(fā)現(xiàn)了一只蜱蟲抓著恐龍羽毛；另一塊琥珀里，蜱體內(nèi)充滿了血；另一塊里，有兩只蜱蟲則纏著恐龍筑巢的材料。說明還沒有狗的時(shí)候，蜱蟲就已經(jīng)過上今天的滋潤生活啦。

　　恐龍研究領(lǐng)域，今年一件大事是出了個(gè)新假說，挑戰(zhàn)了130年來學(xué)界的常識，讓霸王龍跟三角龍、劍龍攀上了親戚。

　　恐龍一直被分為兩大支：骨盆像鳥類的鳥臀目、骨盆像爬行動物的蜥臀目。前者包括禽龍等鳥腳亞目以及三角龍和劍龍等有甲恐龍；后者包括獸腳亞目(比如霸王龍)和蜥腳下目。

　　而劍橋大學(xué)一幫科學(xué)家研究了74個(gè)分類群的早期恐龍，分析了457種特征后，將鳥臀目和獸腳亞目歸在一支，將蜥腳下目與一種被稱為艾雷拉龍的早期肉食恐龍分在另一支。

　　鳥臀類恐龍有個(gè)像鳥一樣恥骨后指的腰帶，跟向鳥類演化的獸腳類恐龍相似；而且近年在大部分獸腳類恐龍和幾個(gè)鳥臀類恐龍支系中，都發(fā)現(xiàn)了類似鳥類羽毛的結(jié)構(gòu)，蜥腳類恐龍還未發(fā)現(xiàn)這類結(jié)構(gòu)。許多學(xué)者認(rèn)為，羽毛出現(xiàn)于鳥臀恐龍和獸腳恐龍這一支，而非蜥腳恐龍，的確是合理的。

　　說到鳥，古代有一種神秘大鳥。今年一項(xiàng)報(bào)告稱，新西蘭發(fā)現(xiàn)生活在6000萬年前的企鵝化石，估計(jì)本尊長1.77米，體重100公斤，比今天最大的帝企鵝都大得多。我們建議，它應(yīng)該叫Tencent。

　　人類祖先

　　13萬年前就有人去美國？

　　科學(xué)家今年在非洲西北角，摩洛哥的杰貝爾依羅，分析了至少五具可追溯至28-35萬年前的人類遺骸化石，認(rèn)為是已知最早的智人化石。

　　摩洛哥的古代遺址開掘于1961年。當(dāng)年出土一些人類頭骨的時(shí)候，就有科學(xué)家覺得奇特，認(rèn)為既不像現(xiàn)代人，也不像尼安德特人(生活在遠(yuǎn)古歐洲的現(xiàn)代智人的遠(yuǎn)親)。2000年后又出土了一些骨頭。重建的人頭骨，前后徑比現(xiàn)代頭骨明顯長，面相與現(xiàn)代人沒有明顯不同。新的研究認(rèn)為，發(fā)掘的5個(gè)頭骨屬于一個(gè)未被發(fā)現(xiàn)過的人類支系。

　　通過同時(shí)期石器的測年，確定這些頭骨有30-35萬年歷史，而之前發(fā)現(xiàn)最早的智人化石來自19.6萬年前，發(fā)掘于埃塞俄比亞。摩洛哥曾經(jīng)是人類演化史上一個(gè)無足輕重的角落，現(xiàn)在它成了中心?，F(xiàn)代人的發(fā)源地，看來不局限于東非。

　　十年前科學(xué)界主流還認(rèn)為，世界各地的人類都繁衍自20萬年前東非的一個(gè)小部落，同期其他人種都滅絕了。但隨著近些年基因技術(shù)進(jìn)步，考古材料的豐富，這個(gè)觀念已經(jīng)過時(shí)。我們激動地發(fā)現(xiàn)，其實(shí)是幾十萬年前的各種血統(tǒng)，雜糅出了我們。善于遷徙的成功繁衍的種族，也不光是20萬年前的那個(gè)小部落。

　　今年，瑞典科學(xué)家在南非基因測序了一個(gè)2000年前的小男孩，確定他是現(xiàn)代人26萬年前的旁系親戚。也就是說，至少2000年前，與現(xiàn)代人血脈極不相同的另一支系還活在南非?，F(xiàn)在，世界民族樹上最偏離其他姊妹民族的古老的桑人，就活在南非，不排除有一天，會在某個(gè)南非現(xiàn)代人中發(fā)現(xiàn)更古老的血緣。

　　另一個(gè)驚愕級的消息，來自美國的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表論文：加利福尼亞州一具13萬年前的乳齒象遺骨上有被人類石器砸過的痕跡，還發(fā)現(xiàn)了很像石器的石塊。之前大家普遍認(rèn)為，率先到達(dá)美洲的是印第安人，來了不超過2萬年。而這項(xiàng)研究表明，13萬年前，北美就有人了。或許他們是智人的遠(yuǎn)親——丹尼索瓦人或者尼安德特人，之前沒想過這些古人種能走到新大陸?；蛟S，分布在北美的幾萬年前的疑似人類遺跡，以及南美原住民基因中未知來源的組分，與這種古人類相關(guān)。

　　北京也出土了神秘古人類。在房山田園洞的一塊4萬年前的骨頭上，驗(yàn)出了一種之前未發(fā)現(xiàn)的新基因(也是東亞發(fā)現(xiàn)的最古老基因)，他帶東亞特征，但不是現(xiàn)代東亞人的祖先，倒跟一塊3.5萬年前的比利時(shí)骨頭親緣較近。

　　今年考古領(lǐng)域有一件事，吸引了很多人的好奇心：法國與日本的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，用宇宙線成像技術(shù)，去偵測最大的金字塔——胡夫金字塔，居然發(fā)現(xiàn)里面有一個(gè)隱藏的空洞。這還是現(xiàn)代粒子物理學(xué)首先用于揭示古代構(gòu)筑物的內(nèi)部。這個(gè)空洞在墓道的上方，從未被發(fā)現(xiàn)。

　　宇宙線包含的μ子，穿過石頭和空氣的軌跡是不一樣的。研究者用了三種不同的μ子，發(fā)現(xiàn)了中空結(jié)構(gòu)大概長30米，橫截面跟下面的過道差不多。這結(jié)構(gòu)是干嘛用的，有沒有裝東西，仍然是個(gè)謎。

　　物理發(fā)現(xiàn)

　　時(shí)間晶體，永遠(yuǎn)的運(yùn)動系統(tǒng)？

　　今年，中國人在尋找一種叫做“天使”的神秘粒子中立下大功。1937年，意大利的馬約拉納預(yù)言，自然界中存在一類粒子，其反粒子就是它們自身，預(yù)言中的粒子被稱為馬約拉納費(fèi)米子(馬約拉納其人后來失蹤了，跟他預(yù)言的粒子一樣找不到)。

　　中國和美國科學(xué)家今年找到了馬約拉納費(fèi)米子。2009年，一個(gè)團(tuán)隊(duì)在探索低功率電子芯片時(shí)，研究了大量拓?fù)浣^緣體薄膜，逐漸發(fā)現(xiàn)了一種叫做“量子霍爾反常”的效應(yīng)。2013年有新理論認(rèn)為馬約拉納費(fèi)米子可以出現(xiàn)在量子霍爾反常薄膜和超導(dǎo)薄膜之間。今年終于實(shí)驗(yàn)成功。

　　也有人撇嘴說，新發(fā)現(xiàn)的“粒子”不算是真正的粒子。不論如何，發(fā)現(xiàn)“天使粒子”讓微軟公司很高興。因?yàn)樗麄兦皫啄戟?dú)辟蹊徑，試圖用馬約拉納費(fèi)米子成為量子計(jì)算機(jī)的單元，找到天使粒子讓他們堅(jiān)信前途光明。

　　物理學(xué)家今年另一項(xiàng)奇怪的發(fā)明，是一種有負(fù)質(zhì)量的超流體，推它，它不前進(jìn)，而是向后走。物質(zhì)有質(zhì)量，也有負(fù)質(zhì)量。人們熟知，當(dāng)一個(gè)小球撞另一個(gè)小球，兩小球應(yīng)該遠(yuǎn)離彼此。但如果其中一個(gè)小球有負(fù)質(zhì)量，相撞后就會朝相同方向加速。

　　科學(xué)家用冷卻銣原子創(chuàng)造了負(fù)質(zhì)量流體。他們將銣原子溫度降到接近絕對零度，形成玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)，它就像光波一樣遵循量子力學(xué)原理緩慢移動，凝聚態(tài)粒子最后變成步調(diào)一致的超流體。

　　科學(xué)家使用激光讓銣原子蒸發(fā)逃逸，它們運(yùn)動越來越慢，就像被放入冰箱。銣原子慢慢局限在一個(gè)直徑不到100微米的碗狀區(qū)域。另一組激光抽打它們，使其改變自旋方向。再撤掉束縛，沖出小碗的銣原子就表現(xiàn)出負(fù)質(zhì)量。負(fù)質(zhì)量的模擬研究早就有了，但新技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控負(fù)質(zhì)量物質(zhì)。這一成果為探秘中子星、黑洞與暗物質(zhì)等宇宙現(xiàn)象，或可提供全新實(shí)驗(yàn)工具。

　　同樣聞所未聞的發(fā)明是時(shí)間晶體。它打破了時(shí)間對稱性。2012年提出的這個(gè)概念，不違背物理學(xué)理論，但卻引起了巨大爭論?，F(xiàn)在居然制造出來了。

　　一般來說，處于勢能最低狀態(tài)，意味著一件東西是靜止的，然而新制造出的時(shí)間晶體處于勢能最低狀態(tài)，卻仍然是“運(yùn)動”的，類似于一個(gè)不用上發(fā)條的永遠(yuǎn)旋轉(zhuǎn)的鐘表(是不是想起了永動機(jī)？)。這種運(yùn)動不意味著它能做功，而是你在不同時(shí)間觀測它，它呈現(xiàn)出不同的樣子。

　　今年，兩支美國團(tuán)隊(duì)分頭模擬出了時(shí)間晶體，一條路徑是使用激光干涉金屬鐿離子鏈，另一條是用摻雜的鉆石。我們熟悉的世界，是平衡態(tài)物質(zhì)的，而時(shí)間晶體是一種非平衡態(tài)的物質(zhì)。超導(dǎo)體永恒導(dǎo)電，時(shí)間晶體永恒運(yùn)動，物理世界比我們想的更奇怪。

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