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        眼界

        2009-01-01 00:00:00
        新知客 2009年3期

        血管里的微型潛水艇

        微型潛水艇可以在人體的動脈中航行。這種潛水艇是由聚合丙烯材料構(gòu)成的,由計算機(jī)精確控制的激光可以觸發(fā)丙烯酸的聚合反應(yīng),并凝固,構(gòu)成厚度僅為10微米的潛水艇壁。潛水艇只有4毫米長,由一個小型推進(jìn)器驅(qū)動,可以行使到動脈中發(fā)生栓塞或者損壞的部位,并將其修復(fù),恢復(fù)正常的血流。這種微型潛水艇是由德國杜伊斯堡的microTEC公司制造的。

        這艘“微型潛水艇”讓人想起了1966年拍攝的科幻電影《神奇旅程》。在這部電影中,一名前蘇聯(lián)科學(xué)家叛逃到美國,但他的腦血管卻遭到間諜破壞,性命危在旦夕。5名醫(yī)生和一艘名叫“希臘海神”號的潛艇被縮小到幾百萬分之一,然后被注射進(jìn)科學(xué)家的血管中,為他進(jìn)行血栓移除手術(shù)。

        1.椎間盤壞掉了?換上備用的

        據(jù)估計,我國患腰間盤疾病的患者達(dá)2億之多。而對于被診斷為嚴(yán)重腰椎退行性病變的患者,只有通過外科手術(shù)的方法進(jìn)行椎間盤切除術(shù)。

        但最近,康奈爾大學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)家和康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的臨床醫(yī)師共同努力,在實驗室里創(chuàng)造出生物工程的椎間盤,并在鼠身上實驗間盤移植。研究人員先從患者切下來的椎間盤中獲取細(xì)胞,然后進(jìn)行細(xì)胞分離。再將細(xì)胞置于模擬人體內(nèi)環(huán)境的孵化箱之中培養(yǎng)。之后,研究人員將這個間盤移植到鼠的脊椎之間以檢查其能否達(dá)到生理學(xué)和機(jī)能學(xué)要求。目前,移植的結(jié)果很樂觀。研究人員希望不久之后就可以將生物工程的椎間盤投入臨床試驗以拯救眾多痛苦的患者。

        2.凈化水可以節(jié)能

        水和能源是現(xiàn)代社會賴以生存的兩個最基本要素。由于對水和能源需求的日益增加,專家們開始尋找既能達(dá)到可持續(xù)利用又不破壞環(huán)境的新技術(shù)。最近,耶魯大學(xué)的科學(xué)家表示“滲透工程學(xué)”將成為未來生產(chǎn)滿足全球需要的廉價淡水及能源的關(guān)鍵。

        耶魯大學(xué)的研究人員設(shè)計了一套凈化水的設(shè)備。這套設(shè)備不僅可以利用滲透來從非飲用水(例如海水)中提取淡水,還可以利用低溫?zé)嵩矗ㄒ话惆l(fā)電廠的廢熱)發(fā)電。耶魯大學(xué)已經(jīng)通過一個新成立的公司Oasys來將他們的“水脫鹽凈化”技術(shù)投入商用。據(jù)08年12月號的《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)雜志》介紹,這項技術(shù)只需要傳統(tǒng)脫鹽技術(shù)耗電量10%的電能。

        Elimelech教授說道,最理想的方法是能夠有效地利用好發(fā)電廠和工廠的廢熱,再利用滲透原理發(fā)電。他還表示這種方法比現(xiàn)存所有的發(fā)電方式都更有競爭力。

        3.火星還“活”著

        美國航空航天局和一些大學(xué)的科學(xué)家首次在火星的大氣層中確定了甲烷的存在。這個發(fā)現(xiàn)預(yù)示著,火星在生物學(xué)上或地理學(xué)上是活躍的。

        甲烷,是由一個碳原子和四個氫原子組成的分子,大量存在于我們地球的大氣層之中。由于地球大氣層中的甲烷大部分是由細(xì)菌在消化分解營養(yǎng)物質(zhì)時釋放的,甲烷宇宙生物學(xué)家對火星大氣層中發(fā)現(xiàn)了甲烷表現(xiàn)出極大的興趣。但一些純粹的地理作用,例如鐵被氧化時也會釋放出甲烷。

        美國航空航天局的科學(xué)家們利用位于夏威夷莫納克亞山的NASA紅外線天文望遠(yuǎn)鏡觀測中心和W.M. Keck天文望遠(yuǎn)鏡,耗費(fèi)幾火星年的時間對火星的大氣層進(jìn)行了仔細(xì)觀測。NASA的戈達(dá)德空間飛行中心(Goddard Space Flight Center)的Michael Mumma說道:“我們目前還無法判斷是生物效應(yīng)還是地理效應(yīng)產(chǎn)生了甲烷,但無論是哪一種都預(yù)示著火星處于活躍的狀態(tài),我想這是火星向我們做出的挑戰(zhàn)吧?!?/p>

        4.黑豬,白豬,黑白豬

        在我們的日常生活中你會發(fā)現(xiàn),像豬、狗之類家畜的毛色各種各樣,色彩豐富。而野生動物的毛色卻十分的單調(diào)。在最新的研究中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的真正原因是,人們在飼養(yǎng)家畜的時候人為地選擇少見的突變體(毛色斑斕)的進(jìn)行飼養(yǎng),久而久之經(jīng)過了幾千年的時間,家畜便完全和野生動物區(qū)別開了。

        而幾千年前的農(nóng)民為什么要選擇毛色斑斕的突變體作為家畜飼養(yǎng)呢?第一種解釋是,花色斑駁的家畜便于管理;第二種解釋是,這種毛色被認(rèn)為是家畜比野生動物更高級的標(biāo)志;第三種解釋是遠(yuǎn)古的農(nóng)民也向我們今天一樣以種群多樣性為樂趣。

        這項研究意義深遠(yuǎn),不僅讓人們意識到“選擇”的強(qiáng)大力量還使分子進(jìn)化的學(xué)說更易于理解。該項目的首席科學(xué)家,瑞典烏普薩拉大學(xué)的萊夫#8226;安德森指出,人類只是連續(xù)地選擇了幾個隨機(jī)出現(xiàn)的突變就“創(chuàng)造”出了黑白花的豬。從而體現(xiàn)出在很強(qiáng)的選擇之下,蛋白質(zhì)竟會以如此快的速度進(jìn)行變化。

        5.雞毛可以做撣子,也可以做連衣裙

        不遠(yuǎn)的將來,可能人們就會身穿柔軟、保暖的“雞毛”運(yùn)動服在冬季里舒展筋骨,或是舒適的“小麥”牛仔褲跑步上學(xué),享受綠色、環(huán)保、耐用的天然纖維制品。澳大利亞的學(xué)者最近發(fā)表了關(guān)于利用新原料的進(jìn)展。學(xué)者們希望利用農(nóng)業(yè)廢料和副產(chǎn)品來制造服裝,用環(huán)保的纖維替代每年新增3800萬噸的人工化纖。他們在《生物大分子雜志》上發(fā)表的文章指出新一代的環(huán)保纖維材料將會和傳統(tǒng)纖維有一樣的質(zhì)感。

        科學(xué)家們表示基于環(huán)境和消費(fèi)者的需求,利用非傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)原料生產(chǎn)可重復(fù)利用纖維的研究將再度成為熱點。有前途的纖維來源是廢棄的雞毛以及小麥的面筋??茖W(xué)家們還說道,隨著納米科技和化學(xué)的交叉學(xué)科的發(fā)展,纖維的生物降解能力和強(qiáng)度可以大大地提高從而適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)保衣物、家具等產(chǎn)品的需求。

        6.電腦幫你變速飆車

        臺灣的研究人員為自行車手設(shè)計了一套電腦系統(tǒng),可以在保證舒適的前提下通過管理換擋來幫助人合理分配體能達(dá)到最優(yōu)配置。

        由于環(huán)境壓力越來越大,人們開始選擇更綠色的交通方式。因此自行車不再只是鍛煉才用到的器械了而已經(jīng)成為越來越多人主要的交通工具。自行車是19世紀(jì)的發(fā)明,而在最近75年中沒有得到本質(zhì)上的改進(jìn)。事實上,好的變速系統(tǒng)可以幫助車手調(diào)節(jié)其自身的身體狀況和路況之間的關(guān)系。但除了運(yùn)動員之外,很少人了解如何利用換擋來達(dá)到最佳的狀態(tài)。很多人都有過在用低速檔在平地騎車而不得不蹬得很快,到了上坡又筋疲力盡的糟糕經(jīng)歷。

        臺灣國防大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的研究人員解釋到,只有車手達(dá)到了一個恒定的功率和速度,他才達(dá)到他的理想狀態(tài)。他們已經(jīng)設(shè)計出一套計算機(jī)算法可以為任何一個人提供適合騎行環(huán)境的變速策略。該模型按照普通人建立,保證75瓦的功率和每分鐘60-100轉(zhuǎn)的騎行速度而不使人感到疲勞。

        7.地圖上的葡萄酒

        西班牙科學(xué)家利用計算機(jī)軟件從衛(wèi)星圖像中已經(jīng)成功地將葡萄藤和其他農(nóng)作物區(qū)別開來,并使用該軟件嘗試測量了位于里昂的El Bierzo地區(qū)葡萄種植區(qū)的面積。這款軟件將來有可能用來推算當(dāng)?shù)氐钠咸丫飘a(chǎn)量。

        里昂大學(xué)和圣地亞哥聯(lián)合大學(xué)的學(xué)者合作開發(fā)了這一套軟件。之前都要靠人在葡萄園邊界上拍照來測定種植面積,現(xiàn)在研究人員們使用計算機(jī)分析陸地衛(wèi)星拍攝的照片便可以實現(xiàn)測繪。這套軟件可以識別18種不同的地表形態(tài),能夠從公路、牧場、水田或森林中找到葡萄園的所在。該軟件還能區(qū)別出3種不同的葡萄種植區(qū):新近種植的葡萄園,土壤密度小于35%的和土壤密度大于35%的葡萄園。

        盡管這次在El Bierzo地區(qū)進(jìn)行測量的準(zhǔn)確度只有30%,項目負(fù)責(zé)人Rodríguez-Pérez表示新型號設(shè)備將配備航天用的高清晰圖像采集設(shè)備以便獲取更高的精度。

        8. 星際壞天氣?太陽打噴嚏

        一項由美國航空航天局NASA資助的研究最近揭示了太陽爆發(fā)對通信、電力等產(chǎn)生嚴(yán)重影響的原因。NASA總部太陽物理學(xué)主任Richard Fisher說道,太陽是我們重要的生命之源,而出于公共安全的目的,深入了解太陽活動所引起的惡劣太空氣候同樣重要。

        在太陽爆發(fā)時,除了不斷噴發(fā)出的等離子太陽風(fēng)之外,還間歇地有幾十億頓的日冕物質(zhì)拋射出來。當(dāng)如此大量的物質(zhì)朝向地球駛來,地球的磁層和高層大氣層就會出現(xiàn)磁暴。這樣的宇宙天氣就會干擾星載通信和地面通訊的穩(wěn)定性。隨太陽爆發(fā)而來的太陽風(fēng)暴電磁場能夠引導(dǎo)電線產(chǎn)生巨大電流以致大面積停電和互聯(lián)網(wǎng)連接中斷。另外太陽爆發(fā)還會釋放高能粒子、擾亂地球輻射帶,最終可能使用于定位、氣象預(yù)測、通訊的商用衛(wèi)星受到損壞。

        星際風(fēng)暴的威力告訴人們,只有增進(jìn)公眾對它的意識、加強(qiáng)易受影響的基礎(chǔ)設(shè)施并更增加預(yù)警能力,才能在政府以及商用設(shè)施可能被毀的情況下盡量減小損失。

        現(xiàn)在太陽處于11年活動周期中最小的時刻,據(jù)預(yù)測在2012年左右太陽風(fēng)暴會達(dá)到下一個高峰。

        9.NASA月球計劃的新里程碑

        NASA的月球勘探軌道飛行器(LRO)順利通過了熱真空試驗——即模擬在探測器發(fā)射之后所經(jīng)歷的極高溫、極低溫和真空的條件進(jìn)行試驗。這意味著探測器的全部環(huán)境測試已經(jīng)結(jié)束。

        LRO這個承載了超過一百萬人名字與夢想的飛行器(NASA曾于去年向全球發(fā)起月球簽名活動,收集到超過100萬的簽名)經(jīng)過了為時兩個月的熱真空試驗,來適應(yīng)月球極炎與極寒的溫度周期。LRO系統(tǒng)工程師Dave Everett說道“我們用高溫、低溫、震蕩、甚至是電磁波來試驗,LRO依舊能夠正常工作。”

        之前LRO還經(jīng)過了旋轉(zhuǎn)測試、震動測試、聲學(xué)測試的一系列檢測。LRO將于今年年初被運(yùn)至NASA佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心,并準(zhǔn)備于4月24日裝載到擎天神5號運(yùn)載火箭上發(fā)射升空。和LRO一起升空的還有月球彈坑觀察與感知衛(wèi)星,該衛(wèi)星擔(dān)負(fù)著通過撞擊月球表面尋找固態(tài)水的使命。

        10.進(jìn)化進(jìn)行時,我們與病原體的賽跑

        又到了流感和傷風(fēng)如火如荼出現(xiàn)的時節(jié)了,隨著病毒們不停地?fù)Q著它們的“馬甲”,我們咳嗽不止,鼻涕不停,噴嚏不已。最新的一項研究第一次揭示了我們機(jī)體如何緊跟病原體變異改變基因信息制造抗體對抗病原體入侵。

        《美國實驗生物學(xué)聯(lián)合會會志》主編杰拉德#8226;韋斯曼博士說道“我們長久以來知道,抗體系統(tǒng)因我們遇到的病原體而改變,但我們不知道它是怎么做到的。我們一旦了解了免疫系統(tǒng)進(jìn)化的機(jī)制就可以防治疾病的發(fā)生或降低疾病的危險?!碑?dāng)機(jī)體遇到外來的細(xì)菌或病毒時,機(jī)體會立即通過細(xì)胞或抗體介導(dǎo)的防御體系中和病原體。而其中就涉及機(jī)體針對特殊的病原體改造我們的基因信息生產(chǎn)特殊抗體的步驟。而在最近的研究中,韋恩州立大學(xué)的科學(xué)家們描述了這個能夠抑制感染的“革命性的飛躍”。

        韋斯曼博士補(bǔ)充道,隨著全球變暖,感染疾病將成為人類健康的最大威脅之一。蚊子、寄生蟲、病毒逐漸隨著溫度上漲而泛濫起來,但盡管病原體在進(jìn)化,值得慶幸的是我們也在進(jìn)化。

        11.當(dāng)年離開非洲的大多是男人!

        60000年前,現(xiàn)代人離開了非洲。并且多數(shù)人相信他們是非洲意外世界人口的祖先。但研究人員最近發(fā)現(xiàn)在這次史前的人口大遷移中,男女?dāng)?shù)量比例上是失調(diào)的。通過對比X染色體和非性染色體的變化,科學(xué)家們找到了在遷移中男人多于女人的證據(jù)。

        研究人員希望這種X染色體和非性染色體對比的實驗方法應(yīng)用到更多未來的考古學(xué)研究中,因為可以發(fā)現(xiàn)之前技術(shù)無法得到的歷史上男女人口比例情況。

        目前研究人員還無法解釋為什么在離開非洲的路上多是男人,或是什么樣的自然選擇形成了現(xiàn)在的結(jié)果。但該研究小組的組長Alon Keinan指出這些發(fā)現(xiàn)符合人類學(xué)的理論,因為在狩獵-收集食物的人群中,女性適合短途遷移,男性適合長途遷移。

        12.椰子做的汽車

        美國貝勒大學(xué)的一組研究人員已經(jīng)為貧窮的沿海地區(qū)開發(fā)了數(shù)種利用椰子生產(chǎn)的低成本產(chǎn)品。最近他們又發(fā)明了用椰子殼生產(chǎn)汽車零件的方法。

        科學(xué)家們已經(jīng)能夠利用椰子殼的纖維替代模壓成型工藝中的聚酯纖維材料,而他們的目標(biāo)是利用椰子殼的纖維制造出包括車內(nèi)飾、車地板等更多的汽車零件。由于椰子在沿赤道國家是取之不盡用之不竭的可再生資源,貝勒大學(xué)的團(tuán)隊尋找通過簡單技術(shù)即可以實現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計世界范圍內(nèi)有1100萬種植椰子的農(nóng)民,他們的年收入在500美元以下,貝勒大學(xué)的團(tuán)隊希望通過他們的努力能夠?qū)⒁拥膬r格提高到30美分一個就能讓農(nóng)民的收入翻三番。

        科學(xué)家們表示,物理特性上椰子殼纖維和合成纖維不相上下,并且十分環(huán)保、廉價。因此科學(xué)家們已經(jīng)開始對“椰子”汽車零件裝配的汽車進(jìn)行安全性能測試了。

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