被色诱的雄蜂,你没发现自己交了个假女友么?

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都说日历娘的萌点崎岖,emmm……我写这篇文章的心路历程也很崎岖。

蜂兰(Ophrys apifera),Hans Hillewaert摄于意大利西西里岛,图片:Hans Hillewaert / Wikimedia Commons

蜂兰(Ophrys apifera),Hans Hillewaert摄于意大利西西里岛,图片:Hans Hillewaert / Wikimedia Commons

大概这种哈哈大笑的小丑长相的确很喜人吧。然而,小丑背后的故事不会总是天真无邪的,蜂兰(Ophrys apifera)也不例外。如果你是十六岁以下或不能面对赤裸裸真相的小盆友,请看完第一张图后就此打住吧。

倾情服务,只为一锤子买卖

首先,蜂兰是一种兰花。这一群从白垩纪末就在地球上盛开的花朵,岁月经年,如今已个个堪称奇葩。它们的三枚花瓣中有一枚特化成“唇瓣”,千奇百态不单似嘴唇,比如这里哈哈大笑的小丑身体。其实这种为飞行的传粉昆虫提供降落平台和跑道标记的做法倒也不是兰科独门绝技,只是它们的平台款型略嫌丰富(极大的丰富)罢了。而兰科的独创是绝大部分成员都把雌雄生殖器官长在了一起成为“合蕊柱”。

蜂兰合蕊柱侧面,箭头所指的黄色部分是花粉块,另一个花粉块还在盔状的花药里没有掉出。图片:BerndH / Wikimedia Commons

蜂兰合蕊柱侧面,箭头所指的黄色部分是花粉块,另一个花粉块还在盔状的花药里没有掉出。图片:BerndH / Wikimedia Commons

如图,蜂兰合蕊柱上面的高耸头盔是雄性的花药,下面好像小丑的额头凹陷进去的空间是雌性的柱头,它们为传粉昆虫提供“一站式服务”,“收发快递”都在一起。花药里的花粉打包成有细长柄的花粉块,黄色的成熟花粉块被外力扰动会掉出,如上图箭头所指的那样。下方柱头上有粘盘,花粉块只要进入那里,一整块花粉里的足量精子都有机会与子房里的繁多胚珠结合。如此造化,让大多数兰花的传粉变成了要么颗粒无收、要么赢家通吃的一锤子买卖。为了做成这“买卖”,兰花们对虫子们有温情、有利诱,也有坑蒙拐骗、绑架勒索,可谓机关算尽。

雄蜂:我可能交了假女朋友

蜂兰属名Ophrys是希腊语“眉毛”的意思,因为唇瓣边缘毛茸茸的,故本属又常被称作“眉兰”,不过它们总是打蜂类的算盘,比如我们的主角,种加词apifera意即“有蜂的”。眉兰们多生活在地中海和西亚,阿尔卑斯山北边最远到过类似当年罗马帝国的疆域,然而它们在罗马共和国建国前很久就已经成精,称之为“妖孽”毫不为过。其妖法:色诱。

一只正在为蜂兰传粉的长角长须蜂Eucera longicornis。 图片:ekermeur.net

一只正在为蜂兰传粉的长角长须蜂Eucera longicornis。 图片:ekermeur.net

蜂兰的香气是复合的烃类物质,几种脂族、杜松烯和萜类的精准配方香型可以逼真地模仿雌蜂的性外激素,让“闻香识女人”的雄蜂神魂颠倒,蜂拥而至。而由唇瓣、侧瓣和合蕊柱模仿的雌蜂虽然在人类看来有点灵魂画风,但显然足以骗过心里火烧火燎的雄蜂。而唇瓣的“眉毛”其实是在模仿蜂类的体毛,这样可以让来访的蜂抓牢,诱导它们到正确的体位,并留下真实的触感。大卫·爱登堡爵爷曾一本正经地说:有时因为来的雄蜂太多,沉醉于性外激素的它们甚至等不及花儿上的空位,开始抱住另一只雄蜂不可言说……(请想象幼小的我看到这一段时打开新世界大门的惊叹!)

BBC纪录片《植物私生活(The Private Life of Plants)》片段,被褐花眉兰Ophrys fusca吸引的地蜂科物种Andrena sp.,请问,至少有多少只?图片:bilibili.tv(UP:石田丸菌)

BBC纪录片《植物私生活(The Private Life of Plants)》片段,被褐花眉兰Ophrys fusca吸引的地蜂科物种Andrena sp.,请问,至少有多少只?图片:bilibili.tv(UP:石田丸菌)

当然,妖孽们在1862年就引起了达尔文老师傅的注意,他记载道: “蜂们如对付必须打倒的小恶魔一般,向那些花儿们发起攻击”,并对此行为的原因感到着迷,因为显然,蜂类不会从兰花那里得到任何奖励。后来,法国人波漾(Pouyanné,译成这两个字比较符合本文的气氛)提出了也许蜂兰长得像雌蜂是欺骗性拟态,如今我们把它叫做“拟交配”(Pseudocopulation)。最终,着急的雄蜂还是会意识到“我可能交了假女朋友”,遗恨之前的莽撞已经让它头上黏住了花粉块的长柄,怎么也取不下来,只能悻悻离去。

BBC纪录片《植物私生活(The Private Life of Plants)》片段,被花粉块长柄黏住的雄蜂。图片:YouTube(UP:Gota Xemco)

BBC纪录片《植物私生活(The Private Life of Plants)》片段,被花粉块长柄黏住的雄蜂。图片:YouTube(UP:Gota Xemco)

然而故事没有到此结束,带着花粉块的雄蜂还会飞向另一只“雌蜂”。研究发现,它不会再去找已经确认的“假女朋友”,并不是由于它真的长了记性,而是它把那朵花儿的香氛归为不受欢迎的雌蜂的外激素(比如不友好的或已经交配过的雌蜂)。

而妖术登峰造极的是昆虫眉兰Ophrys insectifera,它的花粉块有直立的柄,只有萎蔫下垂时才有可能自花授粉,因此一朵花在失去花粉后会在正巧接近花粉块柄萎蔫时主动下逐客令,变成不受欢迎的香氛,让余兴未尽的雄蜂乖乖去把花粉交给另一朵花。

正在为昆虫眉兰Ophrys insectifera传粉的掘土蜂Argogorytes mystaceus。图片:J. Claessens & J. Kleynen / Wikimedia Commons

正在为昆虫眉兰Ophrys insectifera传粉的掘土蜂Argogorytes mystaceus。图片:J. Claessens & J. Kleynen / Wikimedia Commons

脸盲的人类,你们知道什么

也许大多数人类都是脸盲,昆虫眉兰Ophrys insectifera被认为长得像蝇类而在英语里叫蝇兰(Fly orchid),虽然它明明是靠蜂类传粉的。而另两种O. sphegodesO. fuciflora被认为像蜘蛛,因此叫做早蛛兰和晚蛛兰(Early / Late spider orchid),而它们分别是由地蜂属Adrena和分舌蜂属Colletes传粉的。

与蜂兰同属、也可以欺骗地蜂的早蛛兰Ophrys sphegodes,因为长得像蜘蛛得名,摄于英国南部Folkestone。图片:GkgAlf / Wikimedia Commons

与蜂兰同属、也可以欺骗地蜂的早蛛兰Ophrys sphegodes,因为长得像蜘蛛得名,摄于英国南部Folkestone。图片:GkgAlf / Wikimedia Commons

也有高阶脸盲如叶蜂眉兰O. tenthredinifera,传粉者主要是蜜蜂科条蜂属的Anthophora pillipes,而非学名所指的叶蜂科。唉,罢了,植物和昆虫分类都很难,不全怪人类。

叶蜂眉兰,扫描二维码看更多。摄影:余天一

叶蜂眉兰,扫描二维码看更多。摄影:余天一

不过蜂类眼里的世界是我们难以想象的,它们的可见光波段与人类不一样,加上复眼视觉,这些兰花看上去也许非常逼真……或者它们也不在乎那么多,只要找到头在哪边就可以上了,比如黄花眉兰O. lutea和前面BBC里出现过的褐花眉兰O. fusca就是采取的让地蜂科昆虫的腹部沾上花粉块的体位,让唇瓣拟态了雌蜂的头部。最重要的还是精确配比的性外激素,不同的眉兰属物种的香味能吸引的冤大头也是各自专属的,通过它模拟的性外激素的差异,可以用来界定分类尚不明确的眉兰属物种。

假戏真做,蜂岂不是损失惨重?

拟交配现象并不只有眉兰属才有,其它兰科成员也有不少精妙的情色骗术。另一个著名的例子是分布于澳大利亚的铁锤兰属Drakaea,它利用当地土蜂会抱起没有翅膀的雌蜂飞到空中交配的行为,在拟态雌蜂腹部的唇瓣基部巧妙地长出活动的关节,意图起飞的雄蜂会随着这种机关的运动一头撞上合蕊柱。而同在澳大利亚的姬蜂和隐柱兰属物种Cryptostylis spp.假戏真做时过于投入,因此被研究者观察到损失了不少精子。

分布于澳大利亚的铁锤兰Drakaea glyptodon,唇瓣由一个活动的杠杆链接在花朵上,为了让蜂类抱起它时头部撞向合蕊柱。图片:Mark Brundrett / Wikimedia Commons

分布于澳大利亚的铁锤兰Drakaea glyptodon,唇瓣由一个活动的杠杆链接在花朵上,为了让蜂类抱起它时头部撞向合蕊柱。图片:Mark Brundrett / Wikimedia Commons

BBC纪录片《植物私生活(The Private Life of Plants)》片段,打算抱着“雌蜂”起飞的土蜂,中了铁锤兰的机关。图片:bilibili.tv(UP:石田丸菌)

BBC纪录片《植物私生活(The Private Life of Plants)》片段,打算抱着“雌蜂”起飞的土蜂,中了铁锤兰的机关。图片:bilibili.tv(UP:石田丸菌)

真的很替蜂们担心,不是么?被兰花骗那么惨,会不会真的由于损失过大而自己生殖不成功呢?好在,似乎兰花这些凶狠的骗术都只作用于可以孤雌生殖的非社会性蜂类,因此就算真的损失了几个单倍体的雄蜂,雌蜂们仍然可以自己再生一批,让种群的基因库不受太大冲击。至于为什么会这样,大概是兰花和蜂类一方产生更高明的骗术,另一方发展更好的减损手段而不断博弈的结果吧,有点红皇后的协同演化的意思。

红皇后:“你必须尽力地不停地跑,才能使你保持在原地。”图片:DirectConversations

红皇后:“你必须尽力地不停地跑,才能使你保持在原地。”图片:DirectConversations

在兰花这边,也不是存心作恶。眉兰属有一些种类就是模仿蜂的栖息地而不是拟交配的,只开房不陪睡。不过,为了模仿蜂的洞穴,兰花也用上了蜂类传达聚集信息的外激素,研究者通过谱系统计推断眉兰属进行拟交配的物种的祖先性状时发现,也许通过模拟蜂类栖息地,眉兰在形态和化学上都已经预先适应了以后可能用到的骗术。毕竟,一旦用过就效果拔群,停不下来了。

其实这些高明的骗术让眉兰属成功传粉的概率只有5%~10% ,然而这对于整个种群的繁殖来说已经够了,成功受精的眉兰花每一朵可以产生12000~14000枚种子。这些种子里都有通过有性生殖才能发生的基因重组,因此保证了种群的遗传多样性,也就是物种在演化的基因长河里立足的根基。性是如此的重要,因此它甚至被演化用来设置这样反讽般的骗局。

一道冰川,阻隔了牛郎织女

最后,回到我们的主角蜂兰。也许是因为第四纪的大陆冰川覆盖过欧洲阿尔卑斯山以北的大部分地区,蜂兰的传粉者并没有跟上冰川消退的脚步回到曾经的分布区,因此,生长在北欧的蜂兰竟然大部分是严格自花授粉的,主动适应了自交,只有在地中海边的它们还能施展那古老的媚惑。

1777年《伦敦植物志(Flora Londinensis)》的蜂兰绘图,让我们不要只看在历史资料里看到它们曾经生活在这里。图片:William Kilburn / Kew

1777年《伦敦植物志(Flora Londinensis)》的蜂兰绘图,让我们不要只看在历史资料里看到它们曾经生活在这里。图片:William Kilburn / Kew

透过这张蜂兰的全身图我们可以想见,还好地下有充满营养的块根,让蜂兰能在孤独的北欧存续生息。它们或许会由于遗传结构变得单一,前途堪忧——这就像是命运的玩笑。

想到这样的蜂兰,我总不禁忧虑:我们这个物种在这颗星球上带来的剧烈变化,又会使多少演化中多年相爱相杀的伙伴,因为应变的步调不一致而被迫分离呢?

睡前喝酒、喝牛奶,能够帮助睡眠吗?

睡眠是人生中花时间最多的事情,多数人一生中大约有三分之一的时间在睡眠中。成年之前,充足的睡眠有利于身高,也有利于大脑发育;到了青壮年时代,合理的睡眠有助于保持充沛的体力和敏锐的脑力;到了老年,睡得好不仅是健康的标志,也是幸福的来源。

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然而不是所有人都能想睡就睡,许多人都有“想睡睡不着,睡着了没睡好”的状态。于是,各种“帮助睡眠”的方法也就别具号召力。

睡前喝口白酒,或者喝杯红酒,被许多人认为有助于睡眠。这大致来源于喝醉了的人很容易呼呼睡去。

酒对睡眠的影响吸引了许多科学家的目光,也有很多研究发表。总体而言,睡前喝一点酒,可以帮助人们更快地“入睡”。但是,“更快入睡”只是睡眠的一个方面。身体休息得如何,睡眠质量跟睡眠时间同样重要。在睡眠中,人体的肌肉和大脑并不处于一直不变的状态,而是存在着“由浅入深”的循环。在深度睡眠时,人会进入梦境。在这种状态下,人体能够得到最大程度的休息和恢复。喝酒会促进人体更快从清醒进入睡眠状态,但是会减少深度睡眠的时间。所以,虽然酒后入睡得快一些,睡的时间可能长一些,但是睡眠质量并不好,醒来之后的身体感觉,并不像真正的“充足睡眠”那么好。

简而言之,不管是喝白酒还是喝红酒,表面上看可能“帮助入睡”,但实际上并不能起到“改善睡眠”“更好休息”的作用。

在生活中,还有许多人会在睡前喝一杯牛奶来帮助睡眠。这种做法的“理论依据”是:牛奶中有比较多的色氨酸,经过血脑屏障进入松果体,作为原料合成褪黑素。而褪黑素是调控人体睡眠的激素。

这个理论能够自圆其说,不过实际上不见得有多大用。一方面,色氨酸只是牛奶中的氨基酸之一,想要获得足够的色氨酸,需要摄入大量的蛋白质,也就会同时摄入大量的其他氨基酸和牛奶中的其他物质。在美国,也有一些商家把色氨酸纯品作为膳食补充剂销售,宣称能够改善睡眠以及还有其他功效。不过,FDA并不认可这些功能,所以它们也就只是作为膳食补充剂销售,给消费者“信则灵”的选择。

不过,牛奶毕竟是一种不错的食物,睡前喝一杯至少不会有什么坏处。一种常见的推荐是,保持不饱不饿的状态,对于良好的睡眠是有帮助的。而合适的食物,是少量的蛋白类食物(比如牛奶、奶酪、酸奶、豆浆、豆干等等),加上一些粗粮类食物。前者提供氨基酸,后者缓慢消化,保持血糖的持续稳定。

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新药来了,专治产后抑郁

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FDA刚刚批准了一种专门针对产后抑郁的抗抑郁药。这个药是brexanolone注射液,上市的商品名叫Zulresso 。

brexanolone分子|sagerx.com

brexanolone分子|sagerx.com

这种药的优点是——

①见效快,使用24~48小时就会开始缓解中到重度抑郁。相比之下,目前其他抗抑郁药要连续吃2~4周才开始见效。在临床试验中甚至出现过一个这样的案例——在最初24小时内,患者不吃不喝,退缩在自己的世界里,不和别人沟通。点滴brexanolone24小时后,患者精神一振,面带微笑,和其他病友交谈,简直是完全变了个人。

②药效持续长,打一次,药效可以持续一个月。

③不影响母乳喂养。这个药物在体内本来就天然存在,只是分娩后会大幅减少, 所以本身也比较安全。它是一种内源性神经活性类固醇,孕酮的代谢产物之一。 药物很少进入母乳。所以如果想母乳喂养,用药几天后就可以恢复母乳。

④即使患者对已有的抗抑郁药耐药,新药也依然可能有效,因为药物起效的具体机制不同。

当然,这个新药也有缺点——

①必须住院连续点滴60小时(2.5天),过程中患者可能非常困倦甚至昏厥,因此必须在医院由医护监护。同时监测血氧含量。也因为可能突然晕倒,在点滴过程里患者不能单独和孩子在一起,需要有其他照顾者陪伴。

②贵。目前美国售价是差不多34000美元,不包括住院费在内。

产后抑郁影响母婴与整个家庭,是必须重视的疾病 |bostonsp.com

产后抑郁影响母婴与整个家庭,是必须重视的疾病 |bostonsp.com

不管如何,终于开始有了专门针对产后抑郁的药物。由于激素水平急剧变化、育儿负担重、睡眠不足等因素,有些妈妈会得上产后抑郁——疲惫,悲伤,暴躁,焦虑,失眠,没有食欲,回避亲友,对任何事都提不起兴趣,觉得自己无助或者没有价值,无法自制地产生“自己拖累了周围人,孩子应该拥有更好的妈妈,孩子和自己未来都会不幸”之类的消极念头……

产后抑郁并不是“矫情”,而且可能比大多数人想象的更常见。美国疾控中心认为,大概九分之一的产后女性经历过抑郁。许多新妈妈因此饱受折磨。孩子也无法和母亲建立情感连接。最极端的情况甚至会危及母亲和孩子的生命。有些人抑郁严重,2~4周内自杀风险极高。有些人对普通抗抑郁药已经有了抗药性——多了一个选择,也许就能改变她们的人生。

参考资料

  1. FDA approves first treatment for post-partum depression. (2019). https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm633919.htm
  2. Kanes, S., Colquhoun, H., Gunduz-Bruce, H., Raines, S., Arnold, R., Schacterle, A., … Meltzer-Brody, S. (2017). Brexanolone (SAGE-547 injection) in post-partum depression: a randomised controlled trial. The Lancet, 390(10093), 480–489. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(17)31264-3
  3. Depression Among Women. (2019). https://www.cdc.gov/reproductivehealth/depression/index.htm‌

记录更新!世界上最小的元素周期表有多小?

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世界上最小的元素周期表有多小?最近这个记录又更新了。新的迷你元素周期表记录诞生在诺丁汉大学,这个刻在硅片上的超小元素周期表只有14µm*7µm那么大。

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一张局部细节图:

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整件作品除了元素周期表本体之外,还包括了两个人的微缩人像:德米特里·门捷列夫(Dmitri Mendeleev)以及尤里·奥加涅相(Yuri Oganessian)。门捷列夫应该不太需要介绍了,而后面的这位是个原子核物理学家。

奥加涅相身份特别的地方在于,他在世时名字就被用来命名了化学元素(118号元素Og,汉字是气字头下面是奥,我打不出来)。有此待遇的人目前为止一共只有两个(另一个是格伦·西奥多·西博格,名字命名了106号元素𬭳),而还活着的就只有奥加涅相一个人了。

下图就是包括人像的全貌:

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(左边是门捷列夫,右边是奥加涅相。人像比较复杂,所以比周期表本体还是大多了)

那么,这么小的元素周期表是怎么做的?大致过程如下:首先利用电子束光刻(electron beam lithography)把图案刻到聚合物薄膜上,制成“模板”。然后再利用反应离子刻蚀(reactive ion etching)把“模板”的图案刻到硅片上,最终表面还会沉积上一层金的薄膜。

其实,上一个“最小元素周期表”的记录也来自诺丁汉大学。那个版本比较好玩的一点是它刻在了化学家马蒂亚·波利亚科夫(Martyn Poliakoff)的头发上面。这个英国化学家同时也是油管上的化学科普网红,估计不少化学爱好者都看过他的视频。

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(头发上的元素周期表。大小是89.67μm*46.39μm)

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(这位就是头发的主人Martyn Poliakoff)

这个记录还会继续更新吗?那就要看他们有没有这个兴致,以及刻蚀技术未来如何发展了_(:з」∠)_

信源:https://www.chemistryworld.com/news/new-record-set-for-the-worlds-smallest-periodic-table/3010233.article

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万物皆可盘,今天教你几个高级“盘”法!

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每年的3月14号是圆周率日(π Day)。与元宵节、中秋节一样,这是一个以圆润物体为icon的纪念日。大自然里有各种各样的圆,产生圆润形状的方式也是千奇百怪,当今最流行的一种方式,莫过于——盘。

这个π还不够圆润,盘它!图片:雪梨

这个π还不够圆润,盘它!图片:雪梨

腹内有乾坤 盘出滚圆石

下图这些大理石方块经过了50天的打磨,外形也“盘”得相当圆润。不过,制造这些石块的“操盘手”不是喜爱文玩的中年大叔,而是鸵鸟。这些石头是在鸵鸟的肚子里“盘”出来的。

从方方正正到圆圆润润。图片:Wings, Oliver / The Royal Society

从方方正正到圆圆润润。图片:Wings, Oliver / The Royal Society

在许多鸟类的消化系统里,都有一个特殊的消化器官——砂囊(gizzard)。砂囊包裹着发达的肌肉,是一种颇受吃货欢迎的食材,烤串中的“鸡胗”就是鸡的砂囊。砂囊的功能是处理坚韧的食物(比如植物的茎叶、种子)。鸟类平时会吞下一些沙粒或碎石,储存在砂囊内,食物进入砂囊之后,砂囊外侧的肌肉会不断收缩,推动食物和沙粒互相摩擦,将食物磨碎。

鸡的消化系统,旁边标着数字3的是砂囊。图片:Lucyin / wikimedia commons

鸡的消化系统,旁边标着数字3的是砂囊。图片:Lucyin / wikimedia commons

作为最大的鸟,只吃些沙粒是无法满足鸵鸟的进食需求的,它吃的是整颗的石子。一只鸵鸟砂囊里的石头重量,能占到它体重的1%。鸵鸟“盘”石头发出的声音,人耳都听得见。欧洲传说中,鸵鸟什么都能吃。在迪士尼的动画片里,还让嘴馋的鸵鸟吞了一个闹钟,这可能就是受到了鸵鸟“吃石头”行为的启发。

史上最巨型“操盘手”

鸵鸟“盘”石头的声势虽大,比起它的远古亲戚来,还是小巫见大巫了。蜥臀目蜥脚亚目恐龙,也就是我们熟悉的那些长脖子,长尾巴的巨型植食恐龙,也有在肚子里“盘”石头的“怪癖”。

属于蜥脚亚目的梁龙(Diplodocus)。图片:Debivort / wikimedia commons

属于蜥脚亚目的梁龙(Diplodocus)。图片:Debivort / wikimedia commons

有时,古生物学家会在蜥脚亚目恐龙的化石骨架里,发现一些小石子,表面磨得十分光滑。蜥脚亚目恐龙的牙齿不能咀嚼,古生物学家理所当然地认为,这些石头的作用,应该和鸟类砂囊里的石头一样,是用来磨碎食物的。但恐龙专家奥利弗·文斯(Oliver Wings)和马丁·桑德尔(P. Martin Sander)有不同意见。他们认为,蜥脚亚目恐龙肚子里的石头,用来代替牙齿,根本就不够用。

蜥脚亚目肚子里的石头。图片:Wings, Oliver / The Royal Society

蜥脚亚目肚子里的石头。图片:Wings, Oliver / The Royal Society

首先,鸵鸟砂囊里的石头虽然“圆”,但一点也不“润”,表面干干巴巴,磨损得很厉害;而恐龙体内的石头油光锃亮,跟鸵鸟肚子里的石头完全不同。其次,在蜥脚亚目体内发现石头的几率不高,如果石头是磨碎食物用的,那就是必需品,为什么不是每只恐龙胃里都有石头?第三,在恐龙肚子里发现的石头总量,最多有15公斤;这个量虽然多,但蜥脚亚目都是体重几吨甚至几十吨的大块头,石头和体重的比例太小了。

文斯和桑德尔认为,蜥脚亚目恐龙吃下石头,可能另有原因,比如为了补充矿物质,或者不小心误食。这些石头进到恐龙胃里之后,随着胃的运动,慢慢磨损,最后被“盘”得光滑锃亮。成了我们今天看到的“圆润”样子。

盘出“满面油光”的万人迷

想盘出“圆润”的文玩,不仅要手上勤快,还要“油腻”——用人体分泌的皮脂,制造“油光锃亮”的效果。说到“油腻”,很多人都会露出鄙视的眼神。但自然界有一类动物,它们的分泌物同样“油光锃亮”,但它们的产品不仅没有人嫌弃,还成为了高端奢华的代名词。

这种产品就是珍珠。珍珠虽然名贵,但它的材质并不怎么“高贵”。打开一个贝,你在贝壳内层看到的光溜溜的东西,就是构成珍珠的主要成分——珍珠质,珍珠质是贝类外套膜分泌出来的,成分是碳酸钙的结晶。能分泌珍珠质的贝类,理论上都能产珍珠,在许多双壳纲的贝类里,和腹足纲的鲍鱼里都发现过珍珠。常见的产珍珠贝类,有海水里的珠母贝(Pinctada spp.),和淡水里的三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)。

在图卢兹博物馆展出的黑蝶真珠蛤(Pinctada margaritifera)外壳,亮闪闪的都是珍珠质。图片:Didier Descouens

在图卢兹博物馆展出的黑蝶真珠蛤(Pinctada margaritifera)外壳,亮闪闪的都是珍珠质。图片:Didier Descouens

如果贝壳里掉进了沙粒之类的异物,外套膜表面的细胞,就会陷进外套膜里面。陷入内部的细胞围绕着沙粒,不断分泌珍珠质,最后就会造出珍珠。换句话说,珍珠形成的过程,就是贝类在体内“盘”自己的外套膜,不断积累分泌物的过程。

从贝壳内取出珍珠。图片:Keith Pomakis / wikimedia commons

从贝壳内取出珍珠。图片:Keith Pomakis / wikimedia commons

一般说来,珍珠越圆,价值越大,但贝类也能“盘”出一些不“圆润”的产品,同样引人注意。早在12世纪,中国人就开始利用贝类分泌珍珠质的能力,制造奇特的工艺品。用铅粒做成佛像,塞入贝类的外套膜和贝壳之间。外套膜分泌的珍珠质,会把佛像包裹起来,粘在贝壳上。这样,贝壳上就出现了一个珠光灿烂的小佛像。

被珍珠质包裹的佛像。图片:Hannes Grobe/AWI / wikimedia commons

被珍珠质包裹的佛像。图片:Hannes Grobe/AWI / wikimedia commons

这个文玩的味儿,正!盘!

文玩爱好者喜欢盘核桃,另一种植物的种子,也吸引着另一批“操盘手”。Ceratocaryum argenteum是一种帚灯草科,木果灯草属的植物。它们吸引的对象,是自然界制造圆润形状的专家——蜣螂。

屎壳郎推粪球的绝技世人皆知。在古埃及,人们还把蜣螂视为太阳神的象征,将它的工作和太阳升起联系起来。其实蜣螂“盘”屎是为了“护食”。在大自然里,一泡热翔落地,会吸引无数的昆虫。蜣螂会把屎“盘”成圆球,推着球走得远远的,把它埋起来。这样,它就可以独占这份珍贵的食物资源,不用和其他昆虫争食。

道路千万条,安全第一条;盘屎不规范,亲虫行泪。图片:giphy

道路千万条,安全第一条;盘屎不规范,亲虫行泪。图片:giphy

C. argenteum的种子直径约一厘米,形状浑圆,恰似蜣螂制造的粪球。这类植物的种皮里的挥发性物质,跟羚羊粪里的成分十分相似,所以,它的种子散发着一股浑然天成的翔味。蜣螂闻“香”而来,把种子当成了一顿美餐。像对待真正的粪球一样,把它推到远处,再盖上土。翔味种子的外皮太硬了,蜣螂不能吃它,也不能用它喂幼虫。植物却从中得到了好处。蜣螂“盘”种子,埋种子的过程,起到了传播种子的作用。

相比人类的“盘”,自然界生物们的“盘”法更多,但也多了几分无奈,毕竟人类是为娱乐而“盘”,而它们却是为了生存而“盘”。

今天我们用的金子,都是从天上掉下来的

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科学家说,当年天上掉过金子,哗啦啦地掉!它们的总量比今天各国央行的储量加起来还要多很多,地球被砸得苦不堪言。

——等等!年早就过完啦,现实一点好不好,开什么国际玩笑嘛。

不,这可真不是玩笑,是科学家在顶级科学期刊《自然》上发表的科研成果[1]。

那地球自己的金子呢?从小到大我们都知道黄金是大地的宝藏,现在可好,你告诉我地球自己不产金子?

当然产。哪有大地不产黄金的道理!只不过,我们没动它分毫。换句话说,我们至今用的所有金子都来自天上,而地球本土的黄金呢,至今仍原封不动在地下“宝库”中封存着。这个宝库在哪儿呢?在这颗星球的最深处,那是生命完全无法存活的炼狱,坚固的铁都能融化为铁汤。

……

没关系,我知道这需要一点时间来理解。毕竟金子嘛,不把人晃晕怎么能叫金子呢?在我们彻底被金光闪闪的事实晃晕前,请抓住最后的清醒,一起来了解一下这颠覆常识的故事背后,到底是什么来历吧!

地球自家的金子,早被存进了最深处

地球形成于46亿年前。在最初的混沌时代,太阳系没有八大行星,只有气体和无数细小杂乱的尘屑。它们围着太阳疯狂飞舞,轨道杂乱交错,不停地相撞,不停地融合。在千百万年的尺度下逐渐增大,最终形成后来的各个行星。

尘埃聚合成星球是一个剧烈的能量转化过程,尘埃高速飞行的动能在相撞过程中转化为内能,释放出高温,以此融化自身,进而焊接起来,越聚越大。当行星的原型逐渐形成之后,自身庞大的引力会将更多的气体、尘屑和小天体吸引到自己的表面。当后者砸下来的时候,同样把自己的动能全部贡献给了星球的内能。这份巨大内能最终令整个星球充斥着极高的温度,在这个温度下,哪怕坚固的岩石也纷纷融化。当时的地球是一团岩浆的海洋。在行星聚合过程中飞进来的尘屑和小天体纷纷解体,融解在这汪宇宙的岩浆池中。

正在聚集成型的地球,就是一团岩浆的海洋。图片来源:《自然》

正在聚集成型的地球,就是一团岩浆的海洋。图片来源:《自然》

既然是液体,其中的物质便会受到重力和浮力的控制而运动。当体积相等时,密度更大的物质会拥有更大的质量,因而受到更强烈的地心引力,得以克服自己的浮力,向星球深处(引力中心)运动;与此对应,当质量相等时,密度小的物质又会拥有更大的体积,受到的浮力更大,于是就倾向于浮到岩浆海的表面。

当然,这只是对岩浆海中复杂动力学行为最简单的梳理。虽然这两种力的作用机制太简单,最终却给整个星球带来了宏观的演化趋势:重的物质越来越富集于地球深处,轻的物质越来越富集于地球表层,久而久之,地球的岩浆海里出现了分层。当温度逐渐冷却,物质们开始结晶的时候,就把这种分层的特征凝固为了星球的圈层结构。

这便是行星分异,是球状天体形成内部圈层结构的必经过程。

再说回到人人都喜欢的金子。虽然金元素不是构成地球的主要元素,但在地球形成之初,自带的金子数量也是颇为可观的。曾有研究认为,地球上的金储量约为1600万亿吨。这么多金子,到底又是多少呢?换个更直观一点的说法——这些金子差不多够给整个地球表面铺一层半米厚的黄金甲。

如果能把地球形成时自带的金子都挖出来,能给整个地球表面铺满一层半米厚的黄金甲。图片来源:Bjorn Holland

如果能把地球形成时自带的金子都挖出来,能给整个地球表面铺满一层半米厚的黄金甲。图片来源:Bjorn Holland

可惜,作为密度相对较大的元素,金子也得遵循行星分异的规律。在早期地球还是一汪岩浆池的时候,这么多的金子就随着铁一道,沉到了地球的最深处,从此再也不见天日了。

照这个照理来讲,地球表层将不再会有金元素的富集。这显然并非我们今天看到的实情。只要想见到,我们很容易找到金子(但属不属于你的就不好说了,哈哈)。如果地球的金子都随着原初时期的行星大分异沉入地球深处,为啥我们今天在地表还能挖到这么多金子呢?

其实,有一种非常简单直接的方案,就可以在地球自身的金子全部“沉沦”后,让地表依然充斥着金色的光辉。想到是啥了吗?

对,让天上往下掉金子就行了。

炼狱时代,黄金如雨

道理很简单:随着行星分异逐渐完成,地球岩浆海逐渐冷却,表层逐渐凝固成岩石圈,再砸进来的小行星——只要吨位不是太大,别砸穿地表,那么它们所携带的一切物质,就可以顺利留在地表。不过,也得满足一些条件才行。比方说,地球在岩浆海凝固之后,必须先得消停一阵子。否则,如果小行星持续高频次地给地球输送内能,地球表面就不会凝固那么快。后来从天外飞来的金子,仍然会一头栽进岩浆池,最终的结局依然是沉到地球深处。

所以,今天的我们想要有金子可挖,当年的地球就需要有一个时间差——从分异完成后到再度遭受撞击,两者之间要有一个相对平静的时间差。

地球的行星分异发生在距今46亿-45亿年前。从这个时间点开始算起,直到距今38亿年前,中间这8亿年的时光被称为冥古宙(Hadean)。冥古宙的词源来自于冥界之王哈迪斯(Hades),不用想也知道,这段时间肯定如同地狱般煎熬。但冥古宙这炼狱般的8亿年并非全程都充斥天地大撞击。科学家根据天体演化模型和陨击坑的实际测年统计发现,冥古宙撞击的频度明显具有两个峰值:第一个峰值出现在46-45的冥古宙前期——这是上面刚说过的星球聚合期。没有这冥古宙早期疯狂的陨击与聚合,就不会有八大行星的形成。这个时期最庞大的撞击物能有火星那么大,一头栽在地球上,很可怕。

关键是第二个峰值。它出现于距今42亿-38亿年的冥古宙后期。此时,八大行星早已经形成好几亿年,地球早就凝固了下来。可科学家发现,这段时期,小行星陨击活动又突然加强了。这个事情地球自身没有地质记录——我们地球的地质活动太活跃,早就把当时地表的一切破坏完了。相反,我们的卫星月亮,由于表面地质作用停滞,把当时的一切都成功记录了下来。今天你拿望远镜看月球,会发现它表面上布满密密麻麻的陨击坑,惹得人密集恐惧症直犯,这些陨击坑几乎都是距今42亿-38亿年前这段时期形成的。

距今42亿-38亿年前,已经凝固成型的地球,遭受了小天体的又一轮密集轰炸。图片来源:earthspacecircle

距今42亿-38亿年前,已经凝固成型的地球,遭受了小天体的又一轮密集轰炸。图片来源:earthspacecircle

这次陨击事件的原因至今众说纷纭。主流意见认为,以木星为首的巨行星在这段时间内调整了位置,从自己原有的轨道上飞了出去(不是去流浪!)。木星是太阳系最大的行星,它的体量手撕地球都轻松无比。当它调整轨道时,途中那些乱七八糟的小杂屑自然构不成挡路资格,轻易被它的引力甩开,高速飞进太阳系内带。这些密密麻麻的小天体对于地球来说犹如炸弹,犹如陨石雨,犹如轰炸机的饱和式袭击。于是,这个发生在冥古宙后期的密集陨击事件,就有了一个形象的名称——后期重轰炸。

以往我们提起后期重轰炸,往往三句不离它的最大恩赐——水。事实上,被木星抛进来的这些炸弹,一个个都是“脏雪球”,主要成分以水为主。无数的脏雪球活生生在地表汇聚出了一个圈层——也就是我们熟知的这片蓝色海洋。脏雪球带来的可不光是水。水融化了,脏东西也留了下来。这些脏东西都是什么呢?各种原始岩石成分,各种元素化合物,当然,里面也有不少值钱货——比如金子。

至此故事就结束了。回过头重新看这次陨击事件,可能你会感觉画风都变了:明明奔着一通饱和式轰炸把你地球砸到伤痕累累去的,结果变成了“砸一拳,就送点儿金子”。最后可好,地球啥事儿没有,金子和水却都留下了。

这是最坏的时代,却也是最好的时代。地球从此覆盖着蓝色的海洋,怀揣着璀璨的黄金,进入到没有袭击、没有轰炸、平平淡淡的后续几十亿年。

金,79号元素,化学性质极其稳定。图片来源:umods

金,79号元素,化学性质极其稳定。图片来源:umods

宇宙的金,地球的金,文明的金

这就是地球表面我们摸得到的那些金子的来历。

金,周期表第79号元素,在太阳系的物质构成中,以微量元素的形式存在,化学性质极其稳定,因此无法成为生物圈可用的能量来源。换句话说,生命并不需要它。自冥古宙之后生命登上地球舞台以来,第79号元素一如既往地卑微存在着。既不是能量来源,也不是危险物质,又有哪个生物会去注意它呢。大地的杂质,好吃吗?并不好吃。那么走开。

谁也没想到,38亿年之后,这个繁衍不息的生物圈,孕育出了智慧。这个智慧是社会性智慧,要同时面对稀缺性和多元性两大命题。稀缺性令人们对价值的保有趋之若鹜;而多元性主要体现为劳动分工,人们需要不同分工之间的协同交互,需要不同资源之间的统筹分配。

于是第一次,生物圈里产生了一种崭新的诉求。他们需要一种合适的符号,来量化稀缺性、量化多元性。为了彰显、为了结算、为了交易、一切,为了最终的延续与繁荣。于是,一种性质稳定、含量稀少的物质就走进了他们的视野。79号元素,这种大地的杂质,从此有了一个崭新的名称:货币。

我们每个人都会用自己的价值观念和偏好去看待黄金,但大概不可否认的是:在文明的进程中,它的确扮演过、扮演着、而且还要继续扮演只属于它的重要角色。在文明之外呢,它是天外来客,是地心宝藏。听起来似乎都是人们无法触及的领域。但没关系,有金子的地方,终归会引发人们探索与开拓的欲望。金子的作用是表述价值,而开拓的含义则是——创造价值。

只是,创造价值的过程中,请不要梦想天上掉金子这种美事儿,因为——几十亿年前就掉完啦!(编辑:Steed)

参考文献

Willbold et al. 2011. The tungsten isotopic composition of the Earth’s mantle before the terminal bombardment, Nature, vol 477, 195-199. doi: 10.1038/nature10399

超中二app!它能在你的手心引发一场“大爆炸”

本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”,首发于果壳的微信公众号,未经许可不得进行商业转载

今天我要来安利一个超帅超中二的app,它叫“Big Bang AR”。

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(App store截图)

这个增强现实软件由CERN(欧洲核子研究中心)与Google Arts & Culture合作推出,它能在你的手心引发一场“虚拟大爆炸”,并在7分钟的互动影片中带你领略138亿年的宇宙诞生史。

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(图片来源:Google Arts & Culture)

按软件说明在手机摄像头前伸出一只手,握紧拳头,再慢慢松开……标志着宇宙诞生的大爆炸就在你手心展开了!

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(太中二了!)

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接下来,你会首先看到各种基本粒子的诞生,它们又会彼此结合,形成更复杂的粒子,以及星系。

夸克们走到一起,形成质子和中子(动图中只截了质子的部分):

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原子开始形成:

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app中可以举着手机在星云中四下环顾:

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也可以点击“引爆”一颗生命走到尽头的恒星,欣赏超新星爆炸:

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(超新星爆炸的时候屏幕上还提示“move back”,难道往后撤点就能不被炸到吗_(:з)∠)_)

在这里还可以看太阳系中的行星如何诞生:

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最终,就看到我们的地球啦~

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当然,这毕竟是CERN的科学家参与的app,只看个热闹还不够。Big Bang AR每个章节呈现的内容都配有对应的科普解说词(英文,同时可以选择打开英文字幕),以及相关拓展阅读。

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(选“read more”可以了解相关信息)

界面下方的坐标轴还显示着事件对应的时间:

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而看完宇宙诞生的过程之后,你还可以在app中拍一张“恒星自拍”,骄傲地宣布自己体内充满来自宇宙大爆炸与远古恒星的化学元素~

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(虽然拍出来感觉看不清脸_(:з」∠)_)

试玩之后,总的感觉这个app大概就是一个比较酷炫的互动科教短片,不过张开手就引发一场大爆炸这么中二的能力我个人非常喜欢!这个应用是免费的,目前已经在苹果和谷歌的应用商店上架,有兴趣就来玩一玩吧~

信源:

https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/download-big-bang-your-smartphone

↑这个链接里面有下载地址,也可以直接搜索。至于说版本不兼容的问题我就解决不了……

除特别说明外,本文图片均来自手机录屏和截图。

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为了变好看,它放弃了自己的雄性特征

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最近在微博上经常有朋友问我一种花。这些花朵神似牡丹,圆润饱满,花色多样,鲜艳夺目。插在花瓶中,不管是当主角还是配角都能扮演好自己的角色。这就是今天的主角——“芹叶牡丹”。估计已经有朋友在喊:“咦?作者是不是赶稿子头晕了?这和我手上的日历不一样呀。”别急,我们慢慢道来。

你或许在花店里见过它——花瓣像牡丹那样层层叠叠,叶片则像芹菜那样有分裂。图片:pixabay

你或许在花店里见过它——花瓣像牡丹那样层层叠叠,叶片则像芹菜那样有分裂。图片:pixabay

这张图可以更清楚地看到叶片。图片:Florez Nursery

这张图可以更清楚地看到叶片。图片:Florez Nursery

美丽的植物学“噩梦”

花店老板习惯叫它们“芹叶牡丹”或“洋牡丹”,实际上它们的正式中文名叫花毛茛[gèn]。这个名字听起来是不是一下子就从“阳春白雪”,变得“下里巴人”呢?

“毛茛”这个名字虽然听起来有些土里土气,但在植物学圈子里,毛茛可是大名鼎鼎,因为植物学分类学课本里,最先介绍的就是毛茛科。这类植物维持了一些比较原始的特征:雄蕊通常多数,向心发育,花药呈卵形或长圆形,花丝线形;心皮多数,离生。想当年,这些特征在植物学考试中着实折磨了很多同学。

单瓣的花毛茛。图片:SuperJew / wikimedia

单瓣的花毛茛。图片:SuperJew / wikimedia

不过,现在想想其实挺简单。这就像我们中国的住宅,最初都是独门独院;到后来发展出了集约化程度更高的公寓楼。当然不同公寓楼的条件并不一样,有的可能是四五套小居室合在一起,也有像筒子楼一样挤得满满当当,像春兰的果子,一个果子就能塞进上万粒种子;也有桃子这样的“土豪”,一朵花只有一个果子,一个果子里只有一粒种子,绝对是土豪中的土豪。只是,当年老师并没有告诉我们这些,于是心皮的结构和数量,一直都是植物学考试的难点。

作为毛茛科的代表,毛茛属的花朵并不是是最稀奇最特别的。比起乌头头盔状的花朵,以及大花飞燕草小鸟模样的花朵,毛茛五片萼片、五片花瓣的花朵就显得太普通了。

左:日语中的“大花飞燕草”指的是图中的翠雀(Delphinium grandiflorum),也有人把园艺上由高翠雀花(D. elatum)衍生出的品种群叫做“大花飞燕草”。右:毛茛科乌头属的 Aconitum carmichaelii。图片:David J. Stang & H. Zell / wikimedia

左:日语中的“大花飞燕草”指的是图中的翠雀(Delphinium grandiflorum),也有人把园艺上由高翠雀花(D. elatum)衍生出的品种群叫做“大花飞燕草”。右:毛茛科乌头属的 Aconitum carmichaelii。图片:David J. Stang & H. Zell / wikimedia

等等,我们在花店和苗圃里看到的花毛茛明明不止五个花瓣呀。这是为什么呢?

颜值高,生殖能力也不低

你或许已经知道,花瓣繁复的花毛茛未必是这些植物原种的样子。它们之所以变得丰满,一是因为花瓣长多了,二是因为雄蕊变形了。

花瓣长多了好理解。本来是一轮5片花瓣,通过变异,增加了两轮或三轮,我们最终看到的花朵就有十几片甚至二十几片花瓣了(也就是所谓的“重瓣”)。如今,很多牡丹、芍药品种也是这种状态。在此基础上,要想让花朵更显富贵,还需要更多的花瓣,雄蕊变形而来花瓣就成了有力的补充。

花毛茛以颜色多变著称。图片:maxpixel

花毛茛以颜色多变著称。图片:maxpixel

实际上,雄蕊变花瓣要比耳朵变鼻子容易得多,那是因为雄蕊和花瓣都来自于一个叫“花原基”的结构,只是在生长过程中,不同细胞被分配做了不同的工作,那些专门生产花粉的细胞构成了雄蕊,而那些专门招蜂引蝶的细胞就集合成了花瓣。通常来说,细胞们都会认认真真地干好本职工作,但保不齐也会有开小差的。当调控基因出问题的时候,雄蕊就会变成花瓣的模样。从外形上看,这些花朵就显得更漂亮了。

其实野生花毛茛的颜色就很丰富了。图片:Krzysztof Ziarnek, Kenraiz

其实野生花毛茛的颜色就很丰富了。图片:Krzysztof Ziarnek, Kenraiz

我们目前看到的花毛茛,大多是花瓣加倍的结果,层层叠叠的花瓣包裹着里面的花蕊,并且这些花蕊还可以正常工作。这在观赏花卉中是非常难得的,因为很多观赏花卉的花蕊变异之后,已经丧失了繁殖的功能。
是的,花毛茛不仅颜值上去了,生殖能力也没有下来。通过传粉生物学实验发现,花毛茛是拒绝授粉和无融合生殖的,简单来说,就是它们需要正常的有性生殖才能产生种子。

当然了,蜜蜂也不排斥为它们提供服务,因为这些花朵里是有花蜜的。千万不要听到花蜜就兴奋,先打消吸蜜的想法吧,且不说这些花朵中的花蜜量不够塞牙缝,光是里面潜藏的毒素就能让人付出不小的代价。

不要总惦记着能好怎啦!图片:cultivar413 / Flickr

不要总惦记着能好怎啦!图片:cultivar413 / Flickr

小心那些野“芹菜”

每个春暖花开的季节,都是野菜中毒事件的高发期,因为从叶片形态判断一株植物的种类本来就有难度,何况是还没有成形的嫩叶。如果我们真的把“芹叶牡丹”的叶子当芹菜叶子吃下去,那必然中招——除了花,花毛茛的叶片也含有毒素。

不仅仅是花毛茛的叶子像芹菜,毛茛科很多植物的叶片都形似芹菜。2010年春天,新疆塔城就有13名矿工误把乌头草当野芹菜食用,导致6人中毒身亡。

即便是芹菜的伞形科本家兄弟,也不见得是好惹的。其中最出名的就是毒芹了,它的长相与大家爱吃的水芹特别像,同时生长的区域也类似,所以中招的可能性就更大了。

毒芹。图片:Anneli Salo / wikimedia

毒芹。图片:Anneli Salo / wikimedia

水芹。它们外观相似,生境也很类似。图片:阿橋 HQ / Flickr

水芹。它们外观相似,生境也很类似。图片:阿橋 HQ / Flickr

实际上,在植物学发展的历史上,以什么为分类标准一直是争论的焦点。直到18世纪,塞巴斯蒂安·瓦扬(Sebastian Vaillant)和卡尔·林奈(Carl von Linné)才确立了用花朵为分类特征的现代植物分类学基础,并且沿用至今。花之于植物就像面容之于人,如果我们把开花的花毛茛与开花的芹菜放在一起,就绝对不会有人选错食材。

在这里要特别提醒大家,不少有毒植物都有标记自己身份的标识牌,那就是非常苦的味道。千万不要以“苦味去火”这样的理由逼自己或者劝别人吃下不知名的苦味野菜,否则很可能带来悲剧的后果。

让花毛茛开久点

对于种在土里的盆栽,由于花毛茛的花葶[tíng]中没有足够的木质素支撑,所以稍稍不留意,缺水的花毛茛就会耷拉下头,即便不缺水,时不时地也会发蔫。

所以应该怎么养护呢?有人说在浇的水里加糖,也有说加盐的,还有说加碱面的。

加糖可以维持开花的时间,因为花朵需要能量,而水中的糖恰恰可以补充能量。但是花毛茛似乎并不喜欢甜味,如果糖水浓度超过1.5%,花毛茛的叶子很快就会变黄,花朵也会萎蔫。所以,即便是要加糖,也一定要适可而止,千万不要贪多。除了糖,适当加入一些钙盐和钾盐,也可以让花毛茛的花葶坚持得更久。

注意,如果无法把控加入的成分种类或量,还是建议别乱加了,维持用水洁净才是关键。至于那些水培植物,用水洁净对它们就更重要了。其实不少水培植物是被水中滋生的藻类憋死的,藻类繁殖死亡消耗了大量氧气,并且附着在植物根系上,影响了植物的正常呼吸,长不好是必然了。

花毛茛矮生的盆栽品系'Bloomingdale'。图片:4028mdk09 / wikimedia

花毛茛矮生的盆栽品系’Bloomingdale’。图片:4028mdk09 / wikimedia

眼看又是春暖花开的季节,最后再次提醒大家,如果想找人问花名,尽量不要用那些只有叶子的杆杆了,否则说不定过了很久,你仍未知道那天所看见的花的名字。

18家罐头企业组团起诉39健康网,谁是谁非?

1月21日,18家罐头生产企业在北京举行发布会为罐头“正名”,并且以中国食品工业协会为主体起诉了39健康网。

事情源于2018年12月4日39健康网发布的一篇文章。在这篇题为《愿望:6种“催人老”的食物,希望你一个都没有上瘾》的文章中宣称“罐头的营养物质都已经被破坏掉了,尤其是蛋白质会出现变质,自然其营养物质也会大打折扣。为了保持口味以及考虑食物的储存,其中还会被加入大量的糖分以及防腐剂,这些物质在短时间之内进入人体之后会让血糖短时间上升,也会增加胰腺的负担,在伤害身体的同时也会导致肥胖出现”。

图片来自pixabay

图片来自pixabay

实际上,39健康网的描述符合罐头在很多消费者心目中的形象。中国食品工业协会“站”在了这些生产企业的一边对媒体进行起诉,堪称用最直接的方式去为罐头“正名”。他们的观点,在科学层面上站得住脚吗?

罐头并不需要防腐剂,也不需要“大量糖分”

罐头的生产过程是把食物密封在容器内,然后再进行“彻底灭菌”——一般而言,是让罐头内的每一个部分都达到121°C以上的温度,并且保持足够长的时间。经过这样的加热,食物中所有的细菌和细菌芽孢都被杀灭,而因为密封,环境中的细菌也无法进入,所以只要不打开就可以在常温下长期保存。

显然,罐头不会腐坏,是通过罐头的特有生产工艺来实现的,并不需要防腐剂。

有一些食品通过高糖来防腐,比如糖渍、蜜饯、果脯等食品,但罐头并不需要。有一些水果罐头是把水果泡在糖水里,这主要是对口味的改善,而并不是防腐的需要,也不是“罐头”这类食品所特有的。任何食品,只要含有大量的糖,也都“在短时间之内进入人体之后会让血糖短时间上升”。而肉类、蔬菜罐头,一般就不会有这样的操作。用某些罐头“含糖”来指责“罐头”这个食品类别,属于逻辑上的错误。

罐头的营养物质被破坏掉了吗?

39健康网的文章中宣称罐头食品“营养物质已经被破坏掉了,尤其是蛋白质会出现变质,自然其营养物质也会大打折扣”。

我们先来说这个“尤其是蛋白质”的指控。作为食物,蛋白质的作用在于提供氨基酸。也就是说,不管吃什么蛋白,最终都要变成氨基酸才会被人体所利用。讨论蛋白质的营养价值,也只针对其氨基酸组成和吸收率。而加热几乎不会破坏氨基酸,反而让蛋白质更容易消化和吸收。从茹毛饮血到把肉做熟了吃,是人类发展史上的进步——把肉做熟的过程,就是蛋白质变性的过程。而“变性”并不是“变质”,其营养价值不会“大打折扣”。

加热会破坏食物中的一些营养成分,所以许多人(包括一些营养专家)都认为罐头“没有营养”,39健康网的那篇文章也就是引用了这种认知。然而事实并非如此。1997年美国伊利诺伊大学发表了一篇文献综述,比较全面地比较了新鲜蔬果、冷冻蔬果和罐装蔬果中的各种营养成分,以及烹饪和储存对这些营养成分的影响。结果发现:

1、类胡萝卜素、维生素E、矿物质和膳食纤维,罐头食品和新鲜食品、冷冻食品中的含量没有明显差别;

2、罐头食品中的维生素C、B族维生素和多酚化合物的确比新鲜和冷冻食品中的要低。但在储存过程中,新鲜蔬果和冷冻蔬果中这些营养成分的下降却要大大高于罐头。此外,新鲜蔬菜和冷冻蔬菜要经过烹饪才能食用,在烹饪中这些营养成分还会进一步下降。而罐头食品并不存在这样的问题。也就是说,新鲜蔬果的这些营养成分确实比罐头食品中的要高,但是如果新鲜蔬菜经过储存和烹饪,这些营养成分也就会大量损失,跟罐头相比也就未必有优势了。

对于蔬菜水果,新鲜食物的营养和风味当然是最好的。但是如果需要较长时间的保存,那么罐头食品仍然是一种很好的选择。它经济、实惠、安全性高,而营养上的损失,也并不是象许多人想象的那么大——39健康网所说的“罐头的营养物质都已经被破坏掉了”,可以算得上谣言。

这一起诉讼结果如何,有待于法院的判决。但这科学上,39健康网的文章确实涉嫌用谣言诋毁罐头这一类食品,而罐头生产企业以及行业协会通过起诉来为罐头“正名”,是合理的做法。

本文来自云无心的微信个人公众号,首发于“全民较真”,未经许可不得进行商业转载

蜜蜂的数学有多好?它们已经学到加减法了

本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”,首发于果壳的微信公众号,未经许可不得进行商业转载

和人类相比,蜜蜂的脑子要简单得多,它们的小脑子神经元数量比人脑少了5个数量级。但即使是长着这样看起来简单的脑子,也一样可以进军数学界。

去年的一项研究发现,蜜蜂可以理解一个重要的数学概念:0。它们知道“没有”是一个可以和其他数字比较的概念,而且知道它比1、2或者3更小。而现在,蜜蜂的数学技能又得到了刷新:科学家已经教会了一些蜜蜂做加减法!虽然,它们现在还只会+1或者-1……

当然,比起蜜蜂的数学能力,更让人好奇的问题是:科学家到底是怎么让蜜蜂做数学题的?毕竟,你不可能递一张卷子给它做啊……

下面,就让我们来看一些蜜蜂学做数学题的过程。这两个研究的实验设计有些相似,它们都会用不同数量的图形来代表对应的数字(如果是0则会放一张没有图形的白纸),然后根据出题者的意图给出正确和错误答案的选项。在练习中,正确和错误选项的位置分别设有奖励和惩罚:如果选对了,蜜蜂就能喝到它们喜欢的糖水;如果选错了,则会尝到很苦的奎宁溶液。

比如说,假如科学家想问蜜蜂的题目是“哪一个数字更小”,而题目对应的选项是1和3,那他们就会给蜜蜂看分别画着一个方块和三个方块的两张纸,然后在1个方块的这一边放上奖励的糖水。

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(一道例题。随便画了一下示意图)

接下来,就是蜜蜂的刷题时间。研究者们会更换一些不同的选项,在奖励和惩罚的引导下,蜜蜂们也会开始慢慢明白其中的规律。

在“比大小”的题目中,只要改变图形的数量就可以了,但“加减法”还更复杂一些:科学家必须要让蜜蜂知道,存在“加”和“减”两种不同的计算规则。幸好,蜜蜂们对色彩的辨识相当不错,于是这一次科学家给方块涂上了不同的颜色:蓝色代表加一,黄色代表减一。他们制作了一个Y形的选择装置,蜜蜂们在入口处会首先看到题目,然后进入之后看到两个选项。

以下图为例,这只蜜蜂的题目是“2+1”,左侧的选项“3”是正确答案。如果它选了左边,就可以开心地喝糖水了。

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(论文截图。图片来源见参考文献1)

接下来又是蜜蜂的刷题时间,这一次它们经历了100轮带有奖惩的算数训练,随着训练增加,蜜蜂们的正确率显著提升:

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(肉眼可见的进步。图片来源见参考文献1)

当然,只练习是不够的,最后还得考试。考试时会去掉奖励和惩罚,而且难度有所提高:正确答案的位置会被交换,题目也会用一个之前从未在题目中出现过的数字。

那么蜜蜂们的考试结果如何呢?最终,它们的正确率大概在63%-72%之间。这听起来确实不算什么好成绩,毕竟它们的题目只是+1和-1而已,而且涉及到的全部数字最大也不超过5。但可以确定的是,这成绩明显比随机瞎选要好——也就是说,蜜蜂们是真的理解了题目规则,真的有在做算术的。

这些研究结果显示,进行基本的数学计算并不需要一个非常复杂的脑子,动物们掌握数学的能力或许也比我们想象的更好。

蜜蜂都在学做数学题了,在座的各位数学恐惧症(包括我自己)是不是也应该再努努力呢_(:з」∠)_

参考资料:

http://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaav0961

https://www.vox.com/2019/2/6/18212037/honeybee-add-subtract-science-advances

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_animals_by_number_of_neurons

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