超级生物探寻指南

• 闻夕felicity

  2021-01-12
  大自然母亲可以设计出突进速度为每小时144英里的动物，但它们能否成功地制造出可以与之媲美的机械动物呢？恐怕不能。毫无疑问，我们可以通过观察动物在自然界的进化过程，大大改进我们的技术，以解决我们面临的诸多难题。但我们做得越多，就越清楚一个事实：大自然始终走在我们的前面。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  当物种处于经济价值和种群数量下降的交叉点时，经常会引起大量研究人员的关注。在有人认为蓝鳍金枪鱼可能是速度最快的海洋生物之前，蓝鳍金枪鱼就已经引起了人们的关注。例如，近年来，人们对地中海蓝鳍金枪鱼的栖息地“、不同海洋区域的蓝鳍金枪鱼在DNA上的差异“，以及金枪鱼跨海洋迁移、聚集的行为”进行了研究。另外，美国海军开发出了无论是外表还是潜行方式都与金枪鱼十分相似的机器人一幽灵泳者。这款自动水下机器人是一项名为“无声尼莫”的秘密研发计划的子项目，在很大程度上受到了麻省理工学院金枪鱼机器人项目的启发。麻省理工的工程师放弃了200多年来潜艇领域的传统思想，转而制造了一种可以像鱼一样运动的水下机器人。最后，他们开发出了比传统无人潜艇更具机动性、耗能更少的潜水器。海军很快就意识到，这种潜水器可以更好地融人海洋环境。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  ー一个德国科学家团队意识到，如果了解一下游隼为什么能飞得那快，再看看它们只有2磅重的身躯在高速运动时是如何承受高机械负荷的，也许是一个不错的主意。毕竟，当“惊骇”在极限俯冲中停下来抓住重量跟自己体重差不多的诱佴时，它需要对抗的重力作用超过美国空军F22猛禽战斗机所能承受的极限。3空根据对“惊骇”俯冲的观察结果，国人训练了一群游隼从200英尺高的大坝向下俯冲。从这个高度俯冲，游隼无法达到最大加速度，但它们也会像高速俯冲的“惊骇”那样收缩身体和双翼。由于大坝是一个高对比度的背景，因此研究人员可以利用多架高速摄像机，准确地重现游隼的飞行路径和身体形态。借助这些图像，研究小组为其中一只游隼制作了一个差不多大小的模型，涂上油漆后放进风洞里。油漆形成的条纹可以显示游隼俯冲过程中空气在其身体周围的运动情况。就在这时，这个德国团队注意到了一些有趣的东西：模型背部和翅膀上的一些部位有油漆堆积，表明这个区域出现了气流分离现象。他们回过头，再次研究他们拍摄的游隼影像，并重点关注那个区域，结果发现一些短小的羽毛从游隼的身体上伸了出来，而且位置正好和模型上的油漆堆积的位置相重合。他们推测，这些羽毛的作用是阻止模型中可见的气流分离。这些游隼似乎可以通过某种手段，知道它们翅膀的哪些部位有空气流动不畅的问题，并且找到了解决这个题的办法。这一发现让正在伦敦大学攻读博士学位的马尔科・罗斯提兴奋不已。这位年轻的意大利航空工程师所在的团队正在寻找解决飞机失速问题的新方法。当飞机机翼的方向与迎面而来的气流方向有较大夹角，从而导致明显的气流分离和升力损失时，就会发生失速。这个问题和航空的历史一样古老。1896年，滑翔机先驱奥托・利连塔尔就因失速事故而丧生。在接下来的100年里，航空领域完成了大量创新，但始终没有完全解决失速问题。国金站武不过，游隼似乎已经解决了这个问题。因此，罗斯提和他的团...
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  这只蜱螨的速度高达每秒32个身体长度，相当于人类每小时跑130英里。”大家可以设想一下，历史上一共只有十几次飞机以超过每小时1300英里的速度飞行的报道这种蜱螨并不只是从一个地方跳到另一个地方，而是在进行真正意义上的跑步一一步频为每秒135步，这是有报道的所有动物中速度最快的负重肌肉循环运动。相比之下，人类短跑运动员的步频大约为每秒3步。即使是著名的“耶稣蜥蜴”（蛇怪蜥蜴）一移动速度快到可以在水面上行走，每秒也只能行走20步。且画小家量通过进一步应用等比科学理论（该理论认为，生物体型越小，提升速度所需的力就越小），关于这种蜱螨惊人步频的发现很快就被用来帮助我们研究建造纳米发动机（可以在分子水平将能量转换成运动的有机引擎）的可能性。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  这是因为角羚似乎并不特別善于奔跑。从外表上看，它们就是一个个毛茸茸的小家伙，四条腿细细长长的。又角羚看上去与山羊没多大不同，而所有人都知道山羊不喜欢奔跑。3不过，为了以防万，林德斯泰特进行了核实。果然，山羊不喜欢跑步机。只有当研究人员用大量食物诱惑它们时，它们才会跑起来。但是，当林德斯泰特和他的团队把叉角羚放到跑步机上时，它们不仅跑了起来，而且似乎乐此不疲。在接受《纽约时报》采访时，林德斯泰特说：“我们一打开实验室的门，它们就会跑进去，然后跳到跑步机上。林德斯泰特发现，与山羊不同，叉角羚是完美的氧气输送机。又角羚利用更粗大的气管吸入氧气，利用更大的肺吸收这些氧气，利用更多的血红蛋白将氧运输到肌肉。此外，它们肌肉中的细胞有更密集的线粒体，可以促进肌肉收缩。角羚的确看起来不像速度机器，但它们的外表具有欺骗性。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  100年来，许多脊椎动物灭绝了，猎豹自己的基因组也在蠢蠢欲动，但它们还是生存了下来猎豹是如何做到的呢？答案可能就是它们面临的一个生存威胁：遗传多样性的缺失。这种浅层的DNA选择可能从根本上锁定了猎豹的“速度基因”，这些基因可以决定猎豹对肌肉收缩、压力和心肺反应做出的适应性变化过程。如果有“慢速基因”猎豹，那么这些慢速猎豹和快速猎豹交配繁殖，就会让整群猎豹的速度降下来，但实际上这样的猎豹根本不存在。在进化过程中保持这样的速度（尽管猎豹可能不需要这么快的速度，就可以捕获速度比它们慢得多的猎物）可能给猎豹带来巨大的进化优势，足以抵消它们的遗传劣势。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  参奥布赖恩在他的《猎豹之泪》一书中称，那些猎豹的基因几乎完全。“它们的基因看起来像是实验室特意近亲繁殖的小鼠或大鼠。”野生猎豹的基因组序列平均有95%是纯合子，这可能是自然界中最缺乏多样性的哺乳动物基因组。相比之下，极度濒危的维龙加山地大猩猩的纯合子比例为78%，而大量近亲繁殖的阿比西尼亚猫的纯合子比例为63%。会很，但有时你会所有这些遗传相似性都会导致动物种群幼崽死亡率极高，比同类猫科动物更容易感染疾病。1当然，早在非洲人口爆炸并对猎豹造成不良影响之前，猎豹就已经面临着这样的局面了。20世纪初，非洲和亚洲各地大约共有10万头野生猎豹，但现在仅剩大约7000头。只有两个种群可能不会因为近亲繁殖而走向灭绝。其中一个在非洲南部，大约有4000名成员；另一个在塞伦盖蒂平原，大约有1000名成员。其他的猎豹非洲种群规模较小，而且成员数量还在不断减少，而亚洲可能已经没有正常运转的种群了。ー事为你可能认为偷猎者和交易商是导致猎数量急剧下降的一个重要因素，事实确实如此，但农民也起到了重要作用一为了保护自己的牲畜农民也会死猎豹。说到肉食动物争议，猎約之于非洲，就像狼之于北美一样。2017年公布的一项研究通过跟踪器跟踪调查了9头野生猎豹，结果发现其中4头被土地所有者射杀。公路同样是一个巨大威胁。研究员在2011-2012年对一个猎豹种群进行了为期两年的跟踪调查，发现已证实死亡的豹中有超过14的猎豹是被汽车或卡车撞死的。所有这些因素加在一起，就导致了现在这种状况：一些研究人员认为，猎豹数量正在以每年10%的速度不断减少。如果这个速度保持不变，那么10年后，全世界的猎豹数量有可能会减少1/2。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  目前还不清楚，当下一次大灭绝事件（这一次灭绝的将是人类）到来时，猎豹基因的有害突变是否仍在不断增多，还是正处在极其缓慢的恢复过程中。我们只知道更新世种群数量瓶颈是物种的基因几乎全方位地极端消耗（包括单碱基变异缺乏、线粒体DNA多样性缺乏和支持细胞免疫反应的细胞表面蛋白质的缺乏）造成的结果。如果说最后一种遗传单一性（亦称组织相容性）在让我们失望的同时还带来一线希望，那就是猎豹可以很好地接受其他猎豹的皮肤移植一一从这点看，所有猎豹都像兄弟姐妹一样。2从遗传学的角度来说，它们的关系真的很近。
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  非洲动物更擅长抵御这场风暴，只有大约16的大型哺乳动物灭绝了，但还有很多在死亡线上苦苦挣扎。猎豹的境况尤其严峻。它们的数量急剧下降，因此广泛地近亲繁殖是它们生存下来的唯一途径。当然，这种生存策略的效果是递减的。正如地球上最后的猛犸象所证明的那样，它们在更新世灾难中幸存下来后，继续留在北冰洋的弗兰格尔岛上，并在那里生活到大约4000年前。科学家认为，如果这些毛茸茸的动物没有因为遗传多样性耗竭而导致“基因崩溃”，那么它们今天可能还会和我们一起生活在地球上。"
• 闻夕felicity

  2021-01-12
  压力可能正是物种进化得长寿所需要的，前提是当它们的细胞因为无法承受压力而死亡时，它们可以很容易地再生出新的细胞。春氏单根海绵就具有这种优势。它们的体内有大量的干细胞。因此，尽管它们所在的环境确实有可能危如累卵，但它们有一个内置的“砖厂”，可以随时进行重建工作。简单、压力和生存能力这三个要素不仅适用于海绵，在我们讨论的所有长寿生物身上都能看到这些要素。例如，颤杨就过着非常简单的生活，连它们的基因都非常简单。颤杨是基因组最短的几种树木之ーー一它们的基因组只有5。5亿个碱基对。你可能还记得，无论是颤杨，还是其他两个巨型的古老物种一一塔斯马尼亚洛马山龙眼和G。 renwickiana，都没有因为性以及诸如此类的琐事而加生活的复杂性。它们找到了一种比较简单的生存和发展方式。動0C。但是，只要在潘多的巨大怀抱中度过一个晚上，你就会深刻地认识到简单生活并不是没有压力的。在海拔9000英尺的高度，气温非常低枯枝落叶层每年都会有好几个月被厚厚的积雪覆盖。当我们还没有扑灭狼和美洲狮时，那里就一直有喜欢吃颤杨嫩枝的鹿和麋鹿。再加上几干年来在森林中四处肆虐的火灾，压力真的不小。但是，潘多可以从植物的“于细胞”一一分生组织细胞一一得到稳定的物资供应。这些细胞存在于植物的根和芽的顶端。砍断植物的茎干，把地面上的植株烧掉，让甲虫吃掉它，或者把它送进有蹄类动物的嘴中一随便你怎么做，这些未分化的细胞供应点就会立即开始工作。它们会迅速分裂，然后长出新的嫩枝。巴塞罗那大学的生物学家塞尔吉·蒙内博施是植物衰老研究的专家，他曾指出，分生组织就是植物学这个棋类游戏中的“王只要有一个分生组织细胞还活着，游戏就可以继续下去。他写道，所有其他组织“都会大公无私地为分生组织服务”。3弓头鲸是体现长寿三要素巨大威力的又一个例子。弓头鲸的生活也比较简单。与大多数其他鲸类不同，弓头鲸从不迁，一生都生...
• 闻夕felicity

  2021-01-09
  世界上最古老的动物与人们想象的形象相去甚远。它没有嘴巴和眼睛，也没有腿和脚蹼但是，春氏单根海绵（ Monorhaphis chuni）确实是一种动物，而且是非常古老的动物。春氏单根海绵属于六放海绵纲，亦称玻璃海绵纲。我想，它的顶部肯定像海绵一样。对我来说，它看起来像一条褐色的大丝瓜。它的底部有点儿像超人的祖先在氪星上战斗时用过的武器，看上去像是一把9英尺长的玻璃投掷矛。那是海绵的硅质骨针，海绵就是通过这条骨骼式长腿附着在海底的。另一个导致古老生物死亡的意外事故就发生在这只海绵身上。长期以来，它一直在中国东海3500英尺深的冲绳海槽过着平静的生活。但是1986年，它被人挖掘出来，并被送到了中国科学院。没有人知道该如何处理它。所有人都认为它很奇异，因为他们从来没有看过这么长的六放海绵。也正因为如此，他们纷纷与之合影。之后，它就被東之高阁，在研究所存放了25年。一些研究人员曾假设，六放海绵有可能存活2万年以上。如果这个假设得到证实，它们完全有可能戴上世界上最古老动物的桂冠。但是直到不久前，还没有人知道如何验证这个理论，而且因为很难找到六放海绵的踪影，所以没有人认真考虑过这个问题。不过，几年前，在听说中国科学院拥有有史以来最长的完整无缺的六放海绵后，一直试图从新的视角了解古代气候的古气候学家克劳斯・约胡姆提出了一个请求：他希望家眼看一看这只海绵。人这只海绵圆柱形硅质腿的横切面与树木的横切面一样，上面有一圈一圈的同心环纹。与树木的年轮一样，这些环的大小和宽度各不相同。但即使放大很多倍，也很难看出环纹之间是如何衔接的。此外，由于我们没有来自其他春氏单根海绵的大量样本（最好能找到并长时间监测产地有详细海底气候监测数据的海绵），因此尚不清楚它们的环纹是像树木的年轮和蛤蜊的生长纹一样每年增加一条，还是以其他速度不断增加。但是，当约胡姆...
• 闻夕felicity

  2021-01-09
  我的朋友，有时也是我的合作者戴维・辛克菜正在哈佛医学院的实验室里研究衰老问题，他完全同意这个观点。他认为，在科学家为了实现减缓、阻止甚至逆转衰老症状的生物干预而寻找最有望成为干预目标的人类基因时，狐尾松及类似生物可以起到关键的辅助作用。2017年，辛克菜告诉我：“人们在看到一棵古树时经常会想，“嗯，这棵树和我的差别太大了。他们忘记了，人类和树木都来自同一个地方，而且与漫长的生命史相比，我们在生命之树上分道扬镳的时间并不长。我们有很多相同的基因。”
• 闻夕felicity

  2021-01-09
  其他科学家也在寻找狐尾松衰老的迹象。佛罗里达大学麦克奈特脑研究所的一个研究小组对狐尾松的端粒进行了长时间的仔细观察。我们在讨论蛙类时提到过，端粒就是保护染色体的“帽子”。如果端粒出现问题，包括人类在内的生物就容易患增龄性疾病。2他们四处寻找。你知道他们有什么发现吗？什么都没有。狐尾松没有任何衰老的迹象。将近20年过去了，在了解为什么如此（它们为什么不会衰老）的问题上，人们并没有取得多大的进展。不过，科学家在研究狐尾松内部工作机制后做出的最有把握的猜测是，狐尾松的分生组织中发生了某种变化，因此狐尾松可以年复一年地持续生长。分生组织就是堆积在根和芽的末端、使植物不断生长的细胞，也就是植物体内的“干细胞”。正因为如此，狐尾松能告诉我们在有记录之前很长一段时间内的气候变化。它们不仅长时间地记录气候变化，而且始终如一，从无解怠。由于狐尾松的形状并不会随着年龄的增长而发生变化，因此它们可以忠实地逐年记录所在环境发生的变化。事实上，考古学家就利用狐尾松来校准放射性碳定年法得出的结果。树木年轮的大小、模式和密度，以及年轮中的稳定同位素，可以让我们了解几千年前的气候、可用水资源、湿度和大气环流。但是，那些看上去长生不老的生物一那些科学家认为其衰老可忽略或不会衰老的生物一一不仅告诉我们关于过去的情况，还有可能是帮助我们了解人类未来的一把钥匙。
• 闻夕felicity

  2021-01-07
  如果成立一个类似于正义联盟的科学组织，专门探索地球上最小的生物，会有什么结果呢？我们已经非常清楚它将带给我们哪些好处：帮助我们进一步了解进化的原理，在基因测序领域实现创新，推动人类康不断进步，以及发现全新的环境生态位。这些绝不是小事。
• 闻夕felicity

  2021-01-07
  对于谢菲尔德大学机器人研究中心的神经学家托尼・普雷斯科特来说，这不仅是一项令人惊叹的生物学壮举，还是机器人研究面临的一个挑战。机器人大多是通过某种依赖于可见光谱的接口（包括简单的照相机、激光束等）与外界交互的。普雷斯科特希望可以让机器人通过其他方法了解周围的世界，因此当他了解到鼩鼱通过触须快速发现猎物的神奇能力后，就制订了一个计划。最终，他制造出了机器人（ Shrewbot ）这个机器人没有摄像头，可以根据18根触须根部磁铁的运动来绘制周围环境的地图。未来，这种有触须的机器人可以在其他传感器效果不佳的地方工作，比如烟雾弥漫的房间、堵塞的管道、被厚厚大气层包裹的行星，或者使用光会危害动物生命的深海海沟。如果不是现实环境中真的有动物因为自身条件而表现出某种特人类能想出鼩鼱机器人这样的东西吗？我们最多只能说“也许能”，因为科学家和工程师的智慧是无穷无尽的。但在合理的前提下，我们只能肯定，如果没有小到极致的体型，小臭鼩是不可能发展出那些特性的，人类也不会因此受到启发，制造出这种能以极快速度将刺激驱动信号由触须传送至大脑以及身体其他部位的鼩鼱机器人。
• 闻夕felicity

  2021-01-07
  在我们研究大脑工作原理时，这些极难捕捉的动物能给我们提供一些重要线索。購大脑皮质（大脑的一个区域，在记忆、注意力和感知方面起着至关重要的作用）的脑回路似乎与包括人类在内的其他哺乳动物有着诸多共同点。但因为它非常小，所以有可能帮助我们获得工作状态下大脑皮质的清晰影像，这是一个困扰了大脑研究人员多年的难题。多年来，神经生物学家一直在使用双光子显微技术，这是一种利用近红外光“激发”荧光染料，以产生明亮而精细的多层活体组织图像的技术。不过，这项技术一般只适用于最多1毫米厚的组织。因此，对大多数哺乳动物来说，只能拍摄几层大脑皮质细胞的影像。但是小臭的大脑皮质比一张信用卡还薄，所以研究人员可以一次性记录下它整个大脑皮质的活动。这对大多数人来说可能意义不大，但对柏林洪堡大学神经计算专家罗伯特·瑙曼来说，这具有至关重要的意义。他认为小臭可能是帮助我们理解大脑不同部位的结构和功能之间关系的完美模型，甚至还为科学家记录某个区域（例如视皮质）中每个神经元的活动创造了条件这项新技术有可能告诉我们哺乳动物的大脑是如何处理眼收集到的影像的。
• 闻夕felicity

  2021-01-06
  以一类叫作β-变形菌的微生物为例。这些可怕的细菌会导致脑膜炎、百日咳和淋病。从来福镇废料放场的井中抽取的数百种细菌中就有一种属于这一类别。很快，研究小组就发现，这些微生物经过进化后已经可以吸入放射性的铀，并通过还原过程窃取电子，使产物的放射性降低。
• 闻夕felicity

  2021-01-06
  托里斯研究的一个重要目标是将粪便样本与特定的鲸对应起来。为了在灰鲸身上做到这一点，研究小组需要拍摄照片，并通过照片将这灰鲸身上的单色斑点、划痕、伤疤和藤壶与之前建立的数据库中的（比如我们的朋友“煎饼”）对应起来。为了尽可能区分特征相似的、托里斯的团队总是想办法从灰鲸的两侧拍摄照片一我那天吊一个务。这通常意味着他们要让船处在鲸的下风处。托里斯和钱德勒知道这意味着什么，但我不知道。因此，当“煎饼”在离我们的船只有几码远的岸边浮出水面，向着清晨的空气喷出一因水雾时，我指头一看，发现他们俩双手抱着头，还以为这是一个圈内人开的奇怪玩笑呢。就在这时，我突然意识到空气中弥漫着腐鱼和胆汁的恶臭。几乎每个研究鲸的人都有过这样的经历。鲸喷出的东西，亦称呼出气冷凝液（EBC），可以在空气中停留相当长的时间，有时你甚至可以在看到之前就到它们的气味。这段共同经历启发了伊恩克尔一一美国马萨诸塞州一家鲸类研究和教育组织一“海洋联盟”的首席执行官。他认为可以通过其他方法从鲸身上收集生物样本。
• 闻夕felicity

  2021-01-06
  与许多研究机构一样，海洋联盟早就发现了无人机视频观测的好处。考虑到无人机飞行越来越容易、准确且快速，克尔有了一个想法。他把收集标本的海绵附在微型无人机上，然后让它们飞到该组织研究的鲸上空，一直飞到EBC里面。无人机 Snotbot就这样诞生了。很快， Snotbot就展示了它的优点。这架无人机第一次参加重要考察，就采集到了蓝鲸EBC样本。阿拉斯加大学的海洋生物学家肯徳尔・马什伯恩很快就从中发现了皮质醇和孕激素，这给科学家提供了一种测试鲸的应激反应和繁殖状态的新方法。托里斯后来告诉我，因为 Snotbot无人机，她有理由相信，只要跟在俄勒冈州的灰鲸后面，不需要太长时间就能等到那些神奇的粪便。 Snotbot无人机很好地证明了科学家可以利用相对廉价的技术来应对重大挑战，还证明了那些门外汉也渴望支持科学研究一一尤其是当涉及超级生物时。 Snot Bot I项目需要资金支持，因此克尔向众筹网站 Kickstarter发出了求助。结果，有1700多人捐款，225万美元的筹款目标很快就实现了。
• 闻夕felicity

  2021-01-06
  ……灰鲸栖息的每与大多数鲸类相比离海岸近得多，而且对灰鲸的研究可以为我们了所有鲸类（包括那些面临更大灭绝风险的鲸类）面临的危险打开一扇窗户。出于这个原因，托里斯邀请我加入她和钱德勒的行列。我们用一天的时间观察俄勒冈州的特殊居民一一灰鲸，辨认它们的身份，通过无人机视频完成一些测量，还要…采集一些灰鲸的粪便。最后一项是我要完成的工作。“那么，嗯……“我该怎么做呢？”当我们在“煎饼”身后准备就络时，我问托里斯。“留给我们的时间很短，大约30秒后这些粪便就会消散。好在托德的驾驶技术很好，能把船开到合适的位置。”托里斯说着，从水桶里拿出一张小网。“只要把网伸到水里打个旋儿就可以了。尽量多捞一些，因为我们可能只有一次机会。”我低头看着那张网。把手只有18英寸长，而我个子不高大概踮起脚尖才能够着书架顶部。我忽然意识到，我得弯下腰，把整个身体趴到船舷上，才能将鲸的粪便捞上来。“这些粪便……恶心吗？”我问。“还好吧。蓝鲸的粪便稀一些，因此更令人恶心。”她说，“但我们从中得到的东西值得我们去做这些事。”从研究的角度来看，鲸的粪便简直就是黄金。通过粪便，我们可以知道鲸吃了什么，可以推断出它们是处于孕期还是哺乳期，可以做基因采样，还可以监测激素含量。托里斯和她的团队多年来一直在收集粪便样本，并检测各种激素，包括皮质醇对于人类和鲸来说，这是非常重要的应激反应调节物。我们为什么知道人类与鲸的应激激素作用原理相同呢？说起来令人感到悲哀。2001年9月，新英格兰水族馆的一些研究人员正在芬迪湾研究露脊鲸。芬迪湾位于因州最东端之外，在加拿大的新斯科省和新不伦瑞克省之间。突然，就像阿兰·杰克逊所唱的那样，“地球停止了转动”。当然，地球并没有停止转动。“但是，当美国和加拿大为了阻止潜在的后续袭击而关闭海运时，在大西洋西部海域上通行的商船上...