2021-09-24

为什么我们不能用两个鼻孔均匀地呼吸?|呼吸|鼻孔


一只比格犬在舔人的鼻子一只比格犬在舔人的鼻子

  新浪科技讯 北京时间9月24日消息,如果你靠近镜子,然后用鼻子呼气,镜子会起雾。两个水蒸气痕迹会聚集在镜子表面,每个鼻孔呼出一处痕迹。但是,你会发现,一处痕迹总比另一处的要大一些,这是因为人在呼吸的时候每次通常只用一个鼻孔呼吸。

  所以,为什么我们很少同时使用两个鼻孔呼气呢?

  克利夫兰诊所的耳鼻喉科医生迈克尔·贝宁格说,在任何时候,人的一个鼻孔承担75%的呼吸,另一个鼻孔承担25%。承担主要呼吸工作的鼻孔,会在一天之内来回切换。这被称为鼻循环。

  虽然我们通常不会注意到鼻循环,但在鼻循环周期中,一个鼻孔变得堵塞,从而呼吸较少气流,而另一个鼻孔变得更加通畅。根据2016年发表的一项小型研究,平均而言,鼻塞模式大约每2小时切换一次。根据这项研究,习惯用右手的人更倾向于用左鼻孔呼吸。

  贝宁格说,没人确切地知道为什么会有鼻循环。但是有一个流行的理论认为:"有些人推测,这.............

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一只比格犬在舔人的鼻子  新浪科技讯北京时间9月24日消息,如果你靠近镜子,然后用鼻子呼气,镜子会起雾。两个水蒸气痕迹会聚集在镜子表面,每个鼻孔呼出一处痕迹。但是,你会发现,一处痕迹总比另一处的要大一些,这是因为人在呼吸的时候每次通常只用一个鼻孔呼吸。  所以,为什么我们很少同时使用两个鼻孔呼气呢?  克利夫兰诊所的耳鼻喉科医生迈克尔·贝宁格说,在任何时候,人的一个鼻孔承担75%的呼吸,
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2021-09-23

月球竟然在地球大气层里面,而且这个发现迟到了二十年|月球


  一项研究分析了来自二十年前的观测数据,提出了一个惊人的观点:地球大气层一直延伸到约 63 万千米处,月球也被包裹在大气层中。

  撰文|张琪雅

  编辑|戚译引

  不管你还记不记得地理课本上对大气层的具体定义,你一定会觉得这个定义简直不可思议。不过,地球大气层的定义一向有着诸多争议,没准地理课本只是选了一个好记的(大雾)。

  "航空"和"航天"的分界线

  根据国际航空联合会(Fédération Aéronautique Internationale)的定义,海拔 100km 高度为卡门线(Kármán line),这是从"航空"过渡到"航天"的界线。当航天器发射后,为了保持飞行状态,飞船需要持续加速,直至切线方向上的速度达到第一宇宙速度后,航天器便可环绕地球飞行。而飞行器达到第一宇宙速度时,所处的高度差不多就是 100km。


  然而,关于卡门线高度的争议却从未停止。有人统计了从 1951 年到 1962 年间出现的大约 30 种关于卡门线高度的不同意见,边界高度的定义范围从海拔 20km 到 400km,其中大部分的值位于 75-100km 之间。哈佛-史密森尼天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的天体物理学家 Jonathan McDowell 认为卡门线的高度应该是 80km,在 2018 年发表的一篇论文中,他分析了 43000 颗卫星的超过 9000 万个点坐标轨道数据,发现有 50 颗卫星可在 80km 的高度绕行地球。McDowell 提出的定义也得到了一些研究人员的支持。

  卡门线的定义其实不完全是一个科学问题。在这样的空间边界以下,可以说这部分的空域属于在其下方的国家;而在空间边界以上,理论上是允许各国卫星自由飞行的。因此,对卡门线的定义多少会受到政治诉求的影响。

  太阳有日冕,地球有地冕

  天文学家试图用更加普适的标准来定义地球大气层,然而地球的大气层实际上比想象中更复杂,远远不是一条线所能界定。

  天文学家 Lyman Spitzer 首次提出"散逸层"(exosphere)的概念,他指出,如果不是因为这一层大气温度较高,使得较轻的气体逃逸,那么地球大气中的氦气含量会比现实中要高得多。

  这一大气区域也被称为地冕(geocorona)。我们都知道日冕,它是太阳大气的最外层,由很稀薄的完全电离的等离子体所组成,可以分为内冕、中冕和外冕三个层次。而地冕与其相似,它以电中性的氢原子为主要成分,是地球大气逸散层的一部分。也就说是,在地球的大气层与外太空交界的区域,有一片"氢原子云",我们定义为地冕。


  填充地冕的氢原子来自于地球大气。大气中的水和甲烷通过光解离产生氢原子,它们通过扩散作用向远离地表方向运动;到达逸散层底部时,它们将沿着原运动轨迹向太空发射。根据氢原子的速度不同,这时候可能发生两种情况:速度大于逃逸速度的氢原子在双曲线轨道上发射,永远告别了地球;速度小于逃逸速度的氢原子将返回到逸散层底部。留在地冕中的氢原子也不能无限累积。这些氢原子会通过太阳发出的极紫外辐射发生电离,并与朝地球飞来的太阳风质子进行电荷交换,其"寿命"大约为 20 天左右。

  所以,在地冕这个区域,一部分氢原子离开了地球,留下来的氢原子也比较短命;这些因素都限制了地冕的大小,使它无法无限延伸。

  地冕到底有多大?

  要想测量地冕的大小,最直观的方法是在外太空中用航天器观测地冕发出的光。在 1972 年的阿波罗 16 号任务中,宇航员曾首次拍摄到地冕层的图像,但那一次是从月球轨道角度进行拍摄的,当时的宇航员可能并不知道其实自己并没有飞出地冕。


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你对自己的记忆力有多自信?反正大脑没信心……|记忆

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  当你在看这篇文章时,眼睛不断地扫描新的句子,与此同时,几秒钟之前刚读过的内容,被编码为工作记忆暂时储存在大脑中,使你获得连贯的理解。

  类似的,当你在手机上浏览购物网站时,也会用上工作记忆。于是,你一边往下划,一边将前几秒钟浏览过的物品与眼前屏幕上的物品在心里默默比较。有时,你可能会突然停下来,向上回翻,重新确认刚才看过的内容,确保没有记错。

  最近,科学家们刚刚确认了大脑在这个过程中是怎么工作的。


  纽约大学研究心理学和神经科学的研究人员发现,人类大脑中负责工作记忆内容的脑区,还同时负责记忆的"质检",也就是衡量工作记忆的不确定性。于是,大脑在制定决策时可以确定自己暂存的记忆有多大程度是不确定的。最终,我们基于对记忆的确定性做出相应的行为。

  这项研究发表在权威学术期刊Neuron。论文第一作者 Hsin-Hung Li博士说:"我们的研究首次揭示了编码工作记忆内容的神经群还表征记忆的不确定性。"


  为了确认大脑如何评估自己的记忆质量,研究人员开展了两项实验。在第一个实验中,参与者需要完成这样一项任务:他们会看到屏幕上短暂显示一个随机出现的白点,动用工作记忆记住这个点的位置,随后移动眼睛,把目光.............

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2021-09-20

霸王龙之前的顶级恐龙霸主:劳亚古大陆最后幸存的鲨齿龙|霸王龙


  新浪科技讯 北京时间9月15日消息,据国外媒体报道,众所周知,在恐龙统治末期,像霸王龙这样的标志性暴龙处于食物链顶端,但事实上它们并没有一直占据榜首。目前,《皇家学会开放科学杂志》最新研究报告称,鲨齿龙属(Carcharodontosauria)是最新发现一支恐龙种群,它们是中型至大型的食肉恐龙,在霸王龙统治地球之前,它们是最顶级的"捕食霸主"。

  这种新恐龙被命名为乌鲁伯格龙(Ulughbegsaurus uzbekistanensis),该恐龙骨骼化石是在乌兹别克斯坦孜勒库姆沙漠发现的,其历史可追溯至大约9000万年前的下白垩纪,两项独立的进化分析研究表明,乌鲁伯格龙是中亚白垩纪的第一种鲨齿龙物种。

  依据一块单独的骨.............

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隐匿于现实生活中:没有精子的男人|无精

  性功能正常,却难有自己的孩子

  杨小文娴熟地拆开药品包装,撕去贴纸,把药片换装到普通药物的瓶子里。患上无精症的他知道,伪装的药品背后,是他羞于启齿的病状,难以释怀的缺憾。

  除了医生外,他不和其他任何人交流病情。

  在没确诊之前,杨小文经常和女友吵架。确诊之后,他们反而很少吵了。女友很爱他,甚至愿意为他试管或丁克,但时间一长,两人感情也在琐事的拉扯中被消磨殆尽,最终分道扬镳。

  "如果我没有这个病,我也许会挽留她。"杨小文说,"这条路很艰难,不要说她以后会不会后悔,双方的家庭也是一个问题。"

  无精症,连同弱精症、少精症、精子无力症等,属于男性不育症的范畴。这些男性通常性功能正常,却很难拥有自己的孩子,自卑、敏感、内疚,不愿与外人道,亲密关系也可能随时变得摇摇欲坠。

  无精症在男性中的发病率约为1%~2%,在不育男性中占10%~15%,并不算罕见。但无精症的男性群体仿佛隐匿于现实生活中。


  生殖科室外

  如果不是那次常规检查,杨小文可能早已和女友组建了家庭。

  他在上海一家互联网公司做产品经理,2018年一次体检中他的激素水平显示失常,他本以为是熬夜所致,没想到医生当时说了句,"只有'太监'才这样。"

  他想的是"可能(性功能)那方面退化了,但后来想(性生活)没问题就还好。"

  不过,他还是跑去复查了,一个人排在长长的挂号队伍里发呆。排在前面的一对伴侣,男的拿着检查报告,摇摇头说"还是没有",女的安慰说没事。或许是在脑中预演过这样的场面,杨小文拒绝了女友陪同复查的好意,他觉得遇到这种事应该"独立承担",至多希望"有个树洞让自己消化一下"。

  杨小文低着头,寻思着护士会不会在候诊区直呼其名;其他科室外的人会不会用异样的目光看他;医生问诊时,会不会令他羞耻。

  护士平和地叫了号,医生更是劝他看开。虽然尴尬的状况没有出现,但最终知道是青春期偶发的腮腺炎剥夺了他的生育能力,他还是止不住难过,"人生第一次这么崩溃",他成了无精症患者。

  同样患过腮腺炎的谭千在北京顺义的一家医院里得知自己有无精症,"心情特别沉重,就担心他们的诊断是对的"。他又先后换了四五家医院检查,"每次我去之前还有一丝希望,可能别的医院查不到(精子),这家医院能查出来。"


  他希望自己拥有这份侥幸,因而他能承受漫长的等待。"我可能今天就查了一项,十几天才能排到另一项。"他不断调休去检查,光在一家医院的检查就耗时一个月,"我只不过就想尽快把这个病看好,我就想怎么能快点排到我……都在想这些事情。"

  相比其他无精症患者,张洋觉得自己还有希望,"60分及格,我现在就是55分、56分那样子,但也差不多了"。

  2019年初,张洋和女友去做孕检时,查出身体异常。他才回想起,读书的时候,他就发育比别人慢,是班里个头最矮的男生。换了五次医院后,张洋最终被确诊为精索静脉曲张引发的弱精。

  他每月按时去医院,经常遇见拿着同样诊单的人,他们有的在哭,有的在抱怨。有一次,张洋到医院检查,排队候诊的一个女生说,"我每个月都来,每个月来看",而跟她一起来看病的都怀孕了,甚至有个孩子都一岁了……他听到觉得很心酸,"同情她,也同情自己",疗程像是未知数。

  男性不育症发病率达10%-12%,除精索静脉曲张、生殖道畸形、泌尿生殖系感染、内分泌紊乱、遗传疾病、免疫因素等明确原因外,还有30%-40%的患者发病原因不明。张洋像报菜名一样列出十几项他在网上学习到的影响因素。熬夜、抽烟喝酒等不良生活习惯,辐射高温的工作环境、家庭遗传等都会影响到精子质量。

  默默治疗

  在杨小文的既有观念里,他体能达标、没有遗传病史,和这个病是不搭边的。

  刚开始时,他很着急,想了各种办法,去了很多医院检查、治疗,希望有一丝治愈的可能。他断酒、戒烟,经常运动,过上了更自律的生活,甚至减少了社交活动。

  朋友惊诧于他戒除烟酒时突如其来的意志力,同时也为他愁容满面却一声不吭而担忧,还以为他得了癌症,却不告诉他们。

  半年的体能训练,杨小文增肌了三十斤,但精子质量水平却丝毫没有好转。他这才确信,这个疾病和运动、身体素质没有多大关系。他吃了三个月的药,花了三千块钱,仍然没有任何效果。

  杨小文有一个姐姐和一个哥哥,姐姐已经结婚生子,父母着急哥哥的婚事,还没来得及管他。在检查之前,他尚未对生育有过规划,"感觉理所当然,结婚了就一定会生孩子。"

  医生告诉他,实在想要自己的孩子,可以试试显微取精,如果有精子,就可以做试管。如果没有精子,可以尝试供精,即取用其他人的精子。

  患有弱精症的张洋寄希望于恢复自己精子的活性,手术是可能有效的解决途径。

  2019年10月,张洋做了精索静脉曲张手术,花了一万两千块钱。手术过后,医生告诉他,他的身体状态明显好转,精子的活力也提升不少。他感到充满了希望。

  两年多的时间,张洋做手术和吃药一共花费了五万多元,家里支持了两万块。他在东莞的一家作坊,做注塑机加工,一个月工资3800元,除去500元的房租,每去一次医院要花费一半工资。有时生活费不够,他不得不向当时的女友伸手借钱。

  为了节约钱,他在淘宝上买生姜片补气,到诊所买中药吃。中药很难吃,他逼着自己下咽,想呕。不过,最难受是尿道清洗,做完小便带血,痛得他不敢上厕所。

  张洋曾经计划着24岁一定要有小孩,现在计划已经延期了两年。同村年龄相仿的人生了小孩,张洋的父亲会特意打电话告诉他,间接地暗示他要努力。有时父亲提到的人他根本不认识,但他还是感到了来自父辈的压力。

  想有个孩子

  谭千关系特别好的四五个朋友都已结婚生子,有的还是二胎,聚在一起的时候基本都在讨论孩子。他缺少"人父"的体验,就在一边听着,插不上嘴。看到人家在朋友圈发孩子的照片,他会点赞。

  刚确诊无精症那会儿,谭千经常失眠,整晚整晚睡不着。有一次,他坐在地铁上,女友站着,看到他头上几处头发掉光了。他才知道自己一夜之间斑秃了,治疗了一年头发才长出来。

  有时候走在路上,他会盯着路过的小朋友一节一节的胳膊看,发呆。2019年春节,他在外工作四年来第一次回家过年,一天的假期都花在了陪哥哥的女儿玩玩具上,"回答一些天真的问题,我觉得很有意思"。

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2021-09-17

“神十二”航天员返回地球后看到的第一人为什么是他?|航天员


  作者 马帅莎 张梦 奉青玲

  "嘭"的一声巨响,一团黄色火光从神舟十二号载人飞船返回舱底部喷出,缓冲发动机点火成功,返回舱于17日稳稳降落在东风着陆场。

  还未等搜救直升机停稳,一个身着橘色搜救服的搜救队员往返回舱方向直奔,他是新开舱手冯毅。

 

  观察舱门,按下平压气阀,用安全带固定舱门,准备工作完成后,冯毅握着开舱手柄以逆时针方向开舱140度。随着舱门缓缓推开,三名航天员终于又呼吸到了地球的新鲜空气,第一眼就看到了等在舱门口的冯毅。

  这是冯毅第一次开舱,为了这一天,他等了四年。半个月前,冯毅得知自己将担任神舟十二号返回任务的飞船开舱手。

  "李涛是我加入航天搜救团队后知道的第一位牛人,他是神舟一号到神舟十一号历次载人航天任务的开舱手,是航天员返回地球后看到的第一个人,他所在的岗位是我之前一直羡慕却不敢想的岗位,没想到今天我真的站在了这个岗位上。"冯毅说。

  什么是开舱手?顾名思义,就是飞船着陆后第一个上前把飞船舱门打开的人。在航天搜救领域,开舱绝对是个技术活儿,不仅要求全面掌握开舱技术,还要有强大的心理素质。

  返回舱在返回地球过程中,与大气发生摩擦,外壳产生高温,导致舱内气压和舱外气压不平衡。开舱时,要用特殊工具精准地插入锁孔,通过减压阀平衡舱内外气压。泄压太快,航天员身体一下子适应不了,泄压太慢,会耽误航天员出舱时间。对开舱手而言,技术能力和心理素质缺一不可,不仅掌握开舱技术.............

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作者马帅莎张梦奉青玲  "嘭"的一声巨响,一团黄色火光从神舟十二号载人飞船返回舱底部喷出,缓冲发动机点火成功,返回舱于17日稳稳降落在东风着陆场。  还未等搜救直升机停稳,一个身着橘色搜救服的搜救队员往返回舱方向直奔,他是新开舱手冯毅。  观察舱门,按下平压气阀,用安全带固定舱门,准备工作完成后,冯毅握着开舱手柄以逆时针方向开舱140度。随着舱门缓缓推开,三名航天员终于又呼吸到了地球的新鲜空气,第
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2021-09-16

中国最大沙漠发洪水,真的假的?|沙漠|洪水|暖化


  前一阵子,#塔克拉玛干沙漠发洪水#的话题成为了网友讨论的热点。话题将沙漠和洪水这两个矛盾的自然要素放在一起,形成强烈反差。

  随着近几年极端天气增多,沙漠地区的洪水、降雪现象并不少见。世界上最热的撒哈拉沙漠下雪,智利阿他加马沙漠洪灾,都表明了极端天气给这些生态脆弱的季度干旱区所造成的影响。

  黄沙掩于白雪之下,"沙海变雪海"

  (图:中央气象台)▼


  那么,这次上热搜的话题到底是怎么回事?事实有没有被夸大?

  据《新疆日报》《中国气象报》等媒体报道,新疆气候中心深入事发地进行灾害调查后给出了解释:

  这次的洪水出现在库车至轮台的交界区域,位于天山南坡绿洲的荒漠地形区,距离塔克拉玛干沙漠腹地仍有一段距离,并非传闻说的塔克拉玛干沙漠遭遇了洪水,充其量只能算是沙漠北缘地带发生了洪灾。

  就在天山山脉山脚下,并非在沙漠腹地

  (底图:NASA)▼



  此次塔克拉玛干沙漠北缘发生洪水的主要原因,是天山南坡迪娜尔山二八台河上游山区发生了较强降雨,形成了小流域洪水。至于在当地作业的中石化,没有像网上说的那般损失巨大。实际上,石油部门包括地勘部门的损失有限,泡水的车辆和设备浸水时间不长,基本不影响使用。

  短时强降雨因公路的阻碍在这一片区汇集

  造成的损失不大,甚至还利好植被生态的修复

  (图:中国石化)▼


  虽然这次洪灾与想象中的"沙漠洪灾"略有差距,但沙漠及周边地区的洪灾情况还是值得了解一番的。

  什么是塔克拉玛干?

  从高僧玄奘在《大唐西域记》中记载的"四远茫茫,莫知所指",到欧洲探险家斯文·赫定记录的楼兰遗址,塔克拉玛干沙漠就被贴上了水源匮乏、苍凉神秘的标签。

  "昼伏宵行经大漠,云阴月黑风沙恶"

  在古今文艺作品中,沙漠都是荒凉的代言词

  (图:观自在披萨/图虫创意)▼


  塔克拉玛干沙漠位于新疆维吾尔自治区塔里木盆地中心,是我国境内最大的沙漠,面积为33.76万平方公里,居我国九大沙漠之首。北临天山山脉,南倚昆仑山脉和阿尔金山,西接帕米尔高原,东面直达罗布泊。

  三面高耸的群山加之深居亚洲大陆内部,使其很难得到来自海洋的暖湿气流。这样的地理位置给予了塔克拉玛干典型沙漠气候,让这里成为了黄沙漫漫的极端干旱区。

  异常辽阔的中国第一大沙漠

  (横屏观看,底图:NASA)▼


  但就在这样一个焦金流石之地,其实水资源也并不少。我们可以将这里的水资源情况总结为地表水和地下水两部分。其中地表水主要包含肉眼可以看到的河流、湖泊、冰川、永久积雪等。例如塔克拉玛干沙漠东面就有我国目前最大的内陆淡水湖——博斯腾湖(1,100 km²),沙漠的腹地中则有我国目前最大的内陆河——塔里木河以及和田河、叶尔羌河、车尔臣河等多条河流留下足迹。

  在沙漠腹地你可以发现很多河流的痕迹

  除了和田河,还有克里雅河、尼雅河、喀拉米兰河等

  (横屏观看,底图:NASA)▼


  沙漠河流湖泊不同于江南水域的秀美绿荫

  与绵延沙漠相伴于此,形成壮观的水漠景象

  (左滑看全图)

  (图:yangkun8119/图虫创意)▼


  这些河流的源头来自周边雪山的融水,雪水融化后流入河道,奔涌向前,在汛期时,水量达到最大,而在其他时间,则会在路途中逐渐消失,仅是留存下曾经来过的痕迹。例如在塔克拉玛干沙漠的北部边缘,下垫面就多为较风蚀裸露的古河床。

  简单来说,沙漠河流的水量就像我钱包里的钱

  水量充足的时候不多,但消耗的又很快。。

  (图:宋文君/图虫创意)▼


  此外,在沙漠的地下还存有丰富的地下水资源。地下水是贮存于地表以下岩土层中水的总称,对于区域供水有着重要价值。塔里木盆地由于三面被高大山脉环绕的地形条件、远离大洋暖湿气流的气候条件以及汇入该盆地内众多河流(144条)的水文条件,促使这里形成一个完整的地下水系统。

  这些地下水系统的补给来源,主要依托于周围高耸冰川的河流入渗。这其中包含水量丰富的常年性大河,也有常年性小河和季节性洪水所带来的补给。

  白雪皑皑的天山山脉与南边的沙漠形成了鲜明对比

  (你一定发现了,这张图是上南下北)

  (图:NASA)▼


  由此可见,我们通常认为的干涸之地其实也存在大量水资源。"死亡之海"与"生命之源"是可以并存的。

  那么,在沙漠地区发生洪水的原因又是什么呢?

  沙漠洪水估计比黄河还浑浊

  (图:Syed Wali Peeran/wiki)▼


  沙漠与洪水

  塔克拉玛干沙漠的腹地是极端干旱的无人区,一年中的5月到9月是这里降水的集中期,但纵使是这段时间,由于极端的气候条件,这里也几乎没有地表水出现。

  危险危险危险!!!

  (图:邹建彪/图虫创意)▼


  沙漠腹地中会产生不稳定的层状云团,形成对流单体,进而导致强降水日的发生。塔中气象站从1997-2017的气象观测数据显示,这里曾出现过日降水量超过16.5mm的强降水情况。然而,由于沙漠中心的苛刻环境,降水对于这里的地下水补给以及环境改变并不能起到关键作用。

  沙漠也是会下大雪的,虽然这种情况不多见

  (图:NASA)▼


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2021-09-14

没有光明就没有黑暗:黑洞如何影响宇宙中的恒星数量?|恒星|宇宙|光子


  新浪科技讯 北京时间9月14日消息,据国外媒体报道,人类世界沐浴在"光明"之中。每一秒钟,有10万亿个光子从太阳——一座天然的巨型热核反应堆——的外层快速到达地球的白昼面,覆盖每一寸表面。在宇宙的开放空间中,光子几乎可以说无处不在,并且向四面八方永无休止地运动着。其中一些光子是130亿年前宇宙大爆炸时产生的微波残留,另一些则是遥远恒星和散布在宇宙中的无数天体物理事件产生的光子。

  我们还沐浴在局部的人为电磁辐射中。我们自己温暖且充满水分的身体就是强大的红外信标。在我们体内,奇特的化学代谢以热量的形式释放能量,将光子辐射到环境中。如果戴上对电磁波谱中红外波长敏感的眼镜,你会发现一个明亮的世界:不仅能看到自己发出的光,还能看到你的狗、猫、宠物鹦鹉等发出的光,甚至那些疯狂拍打翅膀的昆虫也会发光,尽管它们的肌肉很微小。

  然而,如果我们放眼宇宙,可能会发现这种"光饱和"的状态有点不寻常。每当太阳落山,天空变暗的时候,我们眼前就会出现关于这一事实的一大线索。如果我们生活在一个无限且稳恒态的宇宙中,那么在我们观察的每个方向上,都应该有很多由恒星组成的星系;换言之,宇宙时空中均匀分布着无数的发光星体,而且由于发光体的照度与距离的平方成反比,而一定距离上球壳内的发光体数量与距离的平方成正比,因此黑夜的天空应当是无限明亮的。

  这就是宇宙学中的"奥伯斯佯谬",得名于德国天文学家海因里希·奥伯斯在1823年的研究。尽管奥伯斯在用数学方法描述这一谜题方面做得很不错,但他自己却没能给出很好的答案,来解释为什么天球大部分时间都是黑暗的。对于奥伯斯佯谬,第一个在科学上给出合理解释的是美国诗人兼作家埃德加·艾伦·坡,他在1848年定性地提出,宇宙可能只是还没有老到足以让天空充满光。他认为,宇宙可能在空间上是无限的,但还没有足够的时间使恒星的光线——以光速传播——到达空间中最远的地方。

  对奥伯斯佯谬的现代解释包含了一些很微妙的描述,但从根本上,这些描述主要归结于这样一个事实:我们并非生活在一个无穷无尽且一成不变的宇宙中。宇宙不仅年龄是有限的,还具有复杂的恒星形成历史(这些恒星的寿命也是有限的),而且宇宙正在经历的膨胀过程稀释了从遥远空间到达地球的光线强度。因此,在我们的眼睛看来,天球并不是均匀明亮的;与我们的日常环境相比,大部分的宇宙都缺乏光子。

  不过,故事并没有就此结束,因为恒星的历史中有一些奇怪的曲折,与恒星最初形成的实际过程有关。尽管我们对单个恒星或恒星群形成时的基本物理驱动因素和过程——从星际物质因引力而凝.............

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2021-09-10

为了好好学习,你大脑里的DNA都裂开了|人类|进化|基因



  DNA双链断裂被认为是一种极其危险的DNA损伤,通常与癌症、神经退化和衰老有关。但一些神经学家发现,大脑神经元中的DNA双链能在多处裂开,以帮助逃避危险和快速学习。这个"走钢丝"一样的过程在人体中可能十分普遍,而人体如何平衡这一过程,以及它带来的好处和后果正在一一被揭示。

  撰文 | Jordana Cepelewicz

  翻译 | 曾欣欣

  编辑 | 石云雷

  不被接受的DNA双链断裂?

  面对威胁时,大脑必须迅速采取行动,神经元之间需要迅速建立新的连接,以区分出生存与死亡的差异。但是,这个反应过程也会增加大脑中的一些风险因素:正如一项近期研究发现,为了更快地学习和记忆,大脑中神经元会在多个关键的地方撕裂DNA,然后再修复断裂的基因组。

  这一发现不仅为我们了解大脑的可塑性提供了一些见解,它还表明,DNA断裂可能是一个常规且重要的细胞过程。这一发现对我们如何看待衰老和疾病、如何看待通常被视为由于运气极差才会出现的基因事件,具有启示意义。

  这一发现令人惊讶的原因是,DNA的两条链同时在一个位点断裂,是一种特别危险的基因损伤,通常只与癌症、神经退化和衰老有关。与其他类型的DNA损伤相比,DNA双链断裂更难以修复,因为没有一个完整的模板来指导双链的再次连接。(DNA中的一条链断裂后,可以以另一条为模板进行修复。)

  然而,早有研究表明,DNA双链断裂有时也会发挥积极的作用。当细胞分裂时,双链DNA断裂使得染色体之间能进行正常的基因重组。在免疫系统的发育过程中,DNA片段之间能通过重组,产生各种类型的抗体。双链断裂也和神经元发育有关,它能帮助表达某些特定的基因。尽管如此,这些功能似乎只被认为是细胞中的一些特例,DNA双链断裂仍是被认为是意外,不为科学界所接受。

  学习会使DNA裂开?

  但是,这个故事在2015年出现了一个转折点。当时,麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的所长、神经科学家Li-Huei Tsai和同事正在跟进之前的研究工作,这些研究显示阿尔茨海默病与大脑神经元中DNA双链断裂的积累有关。令人惊讶的是,研究人员发现刺激培养的神经元,会促使它们的DNA双链断裂,而这种断裂会迅速增加12个和突触活动相关的、快反应基因的表达,它们均与学习和记忆有关。

  双链断裂在调节基因表达方面,具有十分重要的作用,而基因的活性对神经元的功能至关重要。Tsai和同事推测,DNA双链断裂实际上会释放吸附在扭曲的DNA双链上的酶,使它们能够快速转录断裂处附近的相关基因。Tsai表示,这个想法"遭到了很多质疑。人们很难想象DNA双链断裂实际上是一个很重要的生理过程。"


  虽然如此,澳大利亚昆士兰大学的博士后研究员Paul Marshall和同事还是决定跟进这一研究。2019年,他们发表了一项研究成果,证实并进一步补充了Tsai团队的观测结果。结果显示,DNA双链断裂会引发了两波基因转录增强,一波是即时的,另一波发生在断裂数小时后。

  Marshall和同事提出了一个两步机理来解释这一现象:当DNA断裂时,一些酶分子能被释放出来,用于进行基因转录(正如Tsai的团队所认为的那样)。断裂位点处的DNA会被甲基化,这是一种常见的表观遗传标记。随后,当受损DNA开始修复时,这些甲基化标记会被移除,在这一过程中,更多的酶会脱离DNA链,开始第二轮转录。

  Marshall说:"DNA双链断裂不仅会触发基因转录,它还会成为一个标记,而这个标记本身在调节和引导参与修复的酶到达断裂位点的过程中,发挥了重要作用。"从那以后,其他研究也证明了类似情况的存在。去年发表的一篇论文指出,DNA双链断裂不仅和恐惧记忆的形成有关,还与人们对它的回忆有关。

  这个致癌机制很常见?

  近期,在一项发表于PloS ONE的新研究中,Tsai和同事表明,这种违背直觉的基因调控机制,可能在大脑中普遍存在。这一次,他们没有研究培养的神经元,而是观察了活体小鼠脑部的神经元,这些小鼠正在学习将一个环境与电击联系起来。他们在绘制受到电击的小鼠的前额皮层和海马体神经元中、双链断裂附近的基因图谱时,发现近数百个基因附近都发生了双链断裂,其中许多基因参与和记忆相关的突触过程。

  然而,同样有趣的是,在没有受到电击的小鼠的神经元中,也会出现了一些DNA双链断裂的情况。"在大脑中,DNA双链断裂是一个正常的生物学过程,"弗吉尼亚理工学院暨州立大学的神经科学家Timothy Jarome说,他没有参与这项研究,但进行过相关研究。"我认为这是最令人惊讶的一个发现,因为这表明这个过程一直都在发生。"

  为了进一步支持这一结论,科学家们还发现在大脑的非神经元细胞——神经胶质细胞——中也存在DNA双链断裂的情况。在神经胶质细胞中,这一过程能帮助调节不同类型的基因的表达。这一发现表明神经胶质细胞在记忆的形成和储存中发挥了作用,此外还显示了DNA断裂可能参与调控许多其他类型的细胞中的基因表达。Jarome称:"这一机制的应用可能比我们想象的更为广泛。"

  即使DNA断裂是一种特别快速的、诱导关键基因表达的方法,但它产生一定的风险,使得细胞无法履行记忆巩固等细胞功能。如果DNA双链断裂一次又一次发生在相同的位置并且没有得到适当的修复,遗传信息可能会丢失。除此之外,Tsai......

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2021-09-09

手机没电时,千万不要用地铁站的插座充电!很少有人知道…|地铁|列车|地铁站


  大家有没有遇到过坐地铁时手机没电,身边又没有充电宝的情况?这种时候往往会感到非常无聊又焦急。


  有的人会想,车站里不是有充电插座吗?充一会就好啦~

  这时地铁工作人员看到了可能会来提醒你不要这么做,这是为什么呢?

  地铁车站的插座可以给手机充电吗?

  地铁车站插座一般都是高电压插座,主要用于日常车站大功率电器(如吸水机,施工用途等),它们一般高于日常的220V。用高电压的电源给手机充电,会损坏手机电池,减少手机电池使用寿命,使用不当甚至可能会导致已接入插座的地铁设备短路,影响车站客服设备正常运行!


  所以,小伙伴们记住,不要在地铁车站内充电哦~

  地铁车厢内为什么没有垃圾桶?

  由于地铁列车在地下运营,空间相对封闭,如有食物残渣,会招来老鼠、蟑螂等,影响乘客和行车安全。因此,出于卫生和安全考虑,车厢内未设置垃圾桶。

  如果乘客在行车过程中产生一些废弃垃圾,可暂时收集保存起来,等列车到站后,将垃圾扔到车站、站台、站厅设置的垃圾桶内。


  搭地铁为什么禁止携带气球?

  你知道吗?可可爱爱的气球,如遇到火焰甚至只是小小的火花,就可以引起剧烈燃烧,另外,氢气气球还有爆炸的风险。所以为了市民乘客的出行安全,气球是不可以进入地铁站的。此外,地铁区域不仅禁止气球进站,在有高压电接触网的线路周边,也禁止放飞气球。


  环线为什么还有终点站?

  有些地铁线路的列车运行方向分为内环和外环,在高峰期之后,部分列车将会"下线",回到车库里进行相应检修作业,以便更好地投入下一次的服务当中,所以,当你坐上了要"回家休息"的环线列车,就会遇到终点站哦~

  地铁停......

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2021-09-08

没有这一场“焰火”,你可能不会存在|生命


  10年前,美国西北大学的科学家发现了一个神奇的现象,在生命的起点——一个精子和一个卵子在融合后,会激发一场由数十亿个离子参与的"锌焰火"。在惊叹于美丽的现象之时,他们想要进一步了解这个现象会出现在哪些生物中。

  撰文 | 赵冰莹、石云雷

  审校 | 吴非

  显微镜下的火花

  对于很多生物而言,新生命诞生于一个精子和一个卵子的成功相遇和结合的过程。一直以来,人类都对受精这个神奇、残酷的生物学过程充满了好奇心。此前,我们已经了解当人类的卵子和精子融合后,会触发整个细胞的细胞膜发生改变,阻止其他精子的进入。这个融合过程标志着一个新生命开始发育。

  近年来,一些科学家开始注意到在脊椎动物的受精卵形成时,会出现一种极其特别的现象——数十亿个锌离子会"点燃"精子和卵子融合的细胞膜。2011年,任职于西北大学的研究人员Teresa Woodruff和同事通过化学和物理探针,首次发现小鼠的卵子在成熟过程中会吸收近20亿个锌离子,并将它们存储在卵子透明带的囊泡(也称为皮层颗粒)中。而在受精卵形成时,这些锌离子会向外喷射,触发一场令人惊艳的"锌焰火"。


  5年后,他们通过更先进的检测和显微镜成像技术,在体外的人类受精过程也观察到了这一现象,这也是首次发现在人类受精过程中存在这一现象。Woodruff表示,他们看到每一个人类受精卵在形成时都产生了"锌焰火",这令他们感到非常惊讶。通过这些研究,他们开始考虑一个问题——哪些生物在诞生时,会经历这样一场"锌焰火"?

  一场原始的"焰火"

  时间又过了5年,这次Woodruff和密歇根州立大学的科学家Tom O'Halloran等人合作,想要了解在较为原始的两栖动物中是否也存在这个现象。他们研究了一种较为原始的蛙类——非洲爪蟾(Xenopus laevis)。这种蛙广泛分布于撒哈拉以南非洲地区,具有较为典型的外形特征。它们的后肢发达、有发达的蹼,前肢纤细无蹼,"Xenopus" 在拉丁语中意为"特殊的脚",而"laevis"意为"光滑的",指它们的表面光滑。


  非洲爪蟾还有另一个优点,它们的卵和胚胎的个头较大 ,其卵子是小鼠的15倍,直径可达1.4毫米,因此十分便于观察,经常用于胚胎学研究。在最新研究中,研究人员利用高灵敏度X射线荧光显微镜等成像技术,观察了非洲爪蟾的卵子如何在其透明带的囊泡中存储大量锌离子,并确定了在受精前后,这些金属离子的特性、浓度和在细胞内的分布。

  他们获得了与之前实验类似的结论。非洲爪蟾卵子表面透明带的皮层颗粒会储存高浓度的金属离子,其中的锌离子浓度(约有100亿个)是其他区域的10倍。此外,这些皮层颗粒里还含有大量的锰离子(目前只在蛙类中观察到),约为卵子其他区域的30多倍。这些金属离子在精子进入卵子的几分钟内,会被全部释放出来。

  在这一过程中,皮层颗粒中其他分子和酶也会被释放出来,改变透明带的性质,阻止其他精子进入。锰离子被释放后,会与受精卵周围的精子发生碰撞,阻止它们进入透明带,以保证受精成功。对于二倍体生物来说,当有多个精子进入一个卵子时,过量的染色体会带来毁灭性的结果——受精卵死亡。卵子透明带中的皮层颗粒,正是为了避免一个新生命在发育的起点就遭遇失败,通过释放多种分子和金属离子,阻止多个精子进入同一个卵子,推动一个新的受精卵向前发育。

  这项新发现表明,两栖动物在受精时,和人类、小鼠等多种动物一样,存在相同的"火花四溅"的过程。这也意味着,这个受精过程的演化根源至少可以追溯到3亿年前,即蛙类和人类的最后共同祖先生存的年代。

  "焰火"的意义

  此前,研究人员曾发现当精子进入卵子后,会触发一些过程来激活卵细胞,推动受精卵发育。例如,从精子进入卵子的位点开始,受精卵内的钙离子会反复升高,这个过程也称为"钙离子振荡",能激活卵细胞。与此同时,锌离子也会开始从皮层颗粒中释放出来。受精几分钟后,随着这个结合的细胞内各个区域的钙离子浓度波动,数十亿个锌离子也会围绕整个细胞爆发出一场"焰火"。


  Woodruff和O'Halloran发现,这场"锌焰火"对受精后两小时内胚胎的发育至关重要。在受精前的卵细胞内,高浓度的锌离子会激活细胞静止因子(cytostatic factor,CSF)——EMI2,以维持成熟的、未受精的卵细胞的活性。只有当锌离子被排出、浓度降低后,EMI2才会失活,而这个过程会激活受精卵,使其从减数分裂后的状态中脱离,进入有丝分裂,继续后续的生长和分类过程。这种情况普遍存在于哺乳动物中。与此同时,焰火的激烈程度与胚胎后续的发育密切相关,可用于预测胚胎的质量和发育情况。

  他们认为,这一发现对于改进体外受精技术有着重大意义。目前,我们还没有能够在受孕前评估卵子质量的工具,但这个发现提供了一种易于实现的非侵入式受精卵筛选方法。Woodruff表示:"通过观察受精卵形成时"锌焰火"的大小,我们就能立即知道哪些受精卵更适合后续的人工授精。这为我们提供了一种评估受精卵质量的新方法。"

  通过这样的方式,我们可以挑选最适合受孕的卵子,减少在体外受精过程中需要移植的胚胎数量,避免造成伤害。除此之外,该研究还可以帮助我们了解金属如何影响人类的早期发育。......

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10年前,美国西北大学的科学家发现了一个神奇的现象,在生命的起点——一个精子和一个卵子在融合后,会激发一场由数十亿个离子参与的"锌焰火"。在惊叹于美丽的现象之时,他们想要进一步了解这个现象会出现在哪些生物中。  撰文|赵冰莹、石云雷  审校|吴非  显微镜下的火花  对于很多生物而言,新生命诞生于一个精子和一个卵子的成功相遇和结合的过程。一直以来,人类都对受精这个神奇、残酷的生物学过程充满了好奇心
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2021-09-07

“星系无人区”发现银河系更大的孤立星云|星系|银河系


  新浪科技讯 北京时间9月3日消息,据国外媒体报道,天文学家在一处"星系无人区"发现了比银河系更大的神秘孤立星云。通常孤立星云是指宇宙区域充满高温气体,温度在1万-1000万摄氏度之间,其总质量是太阳质量的100亿倍,因此它比小型星系的质量更大。

  该星云是一支研究小组在Abell 1367星团中发现的,Abell 1367也被称为狮子座星团,由大约70个星系组成,距离地球大约3亿光年。

  该孤立星云是由欧洲航天局XMM-牛顿望远镜、欧洲旗舰X射线望远镜任务共同发现的,同时,欧洲南方天文台甚大望远镜、多单元光谱探测器(VLT/MUSE)和日本斯巴鲁光学望远镜也观测到了该星云的存在。XMM望远镜拍摄到该星云X射线图像,VLT/MUSE探测器和斯巴鲁光这望远镜拍摄到光学图像。

  这种类型的星云是在XMM观测数据中偶然发现的,该星云的光学数据来自VLT/MUSE观测数据,从而证实了该星云位于Abell 1367星团之中。最新发现的孤立星云位于星团之中,星团中有数千个星系,它们通过炽热气体结合在一起,通常炽热气体温度可达1亿摄氏度,孤立星云很可能起源于该星团中一个巨大、未知星系。

  当主星系炽热气体以每秒1000-2000公里的速度运行时,该星云的气体将被星团中炽热气体的冲撞压力移除。该速度比地球环绕太阳公转的轨道速度快50倍,在这种情况下,研究人员发现,星云的温度与源星系的温度保持一致。

 这就像人们顶风向前奔跑时,头发和衣服向后扬起一样,一旦星云从源星系脱离,将温度骤降,处于低温状态,并在源星团内介质中蒸发,就像夏季的冰融化一样。原文转载:http://tech.shaoqun.com/a/584896.html

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新浪科技讯北京时间9月3日消息,据国外媒体报道,天文学家在一处"星系无人区"发现了比银河系更大的神秘孤立星云。通常孤立星云是指宇宙区域充满高温气体,温度在1万-1000万摄氏度之间,其总质量是太阳质量的100亿倍,因此它比小型星系的质量更大。  该星云是一支研究小组在Abell1367星团中发现的,Abell1367也被称为狮子座星团,由大约70个星系组成,距离地球大约3亿光年。  该孤立星云是由
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2021-09-01

灵光乍现,悟了!“快速”学习也靠“顿悟”|加州理工学院


  来源:原理

  你一定早已把每天上下班的通勤路线熟记于心,地铁2号线转5号线,出站右转再走500米……这些事情可能看起来稀松平常,但它其实是一个很好的例子向我们说明,即使是这些看似最普通的行为,也需要依赖大脑完成相当复杂的任务,包括导航、记忆、决策、感官处理等等。

  为了更好地理解大脑,研究人员经常使用动物模型,比如小鼠,来研究这些行为背后的神经过程。但随着研究的深入,一些科学家意识到,许多用于研究小鼠学习的实验任务并不是"自然的",换句话说,很多实验包含了那些小鼠并不会在日常生活中做出的行为。

  加州理工学院的研究人员近日进行了一项不太一样的研究。他们测量了小鼠如何在复杂的迷宫中导航并找到方向,从而提出了一个研究复杂动物行为和动物学习的新框架。

  在实验中,小鼠很快学会了如何在迷宫的陌生环境中导航。它们掌握这项自然的任务的速度,比学会那些简单但非自然的任务的速度还要快1000倍。在这个过程中,小鼠似乎表现出一种"灵光乍现"的时刻,暗示它们在整合所有已知的信息。这项研究对我们如何看待大脑和身体在智力中的作用有一定的启示作用。

  更有趣的是,在研究中,加州理工学院的一些研究生在电脑上进行了同一个迷宫的实验,这些聪明的脑袋瓜的表现实际上与小鼠很相似。

  研究已于近日在线发表在eLife上。

  现在想象一个方向盘在你面前。当你左边的一盏灯亮起时,你必须向左转动方向盘。类似的,当你右边的灯亮起时,你必须向右转动方向盘。这个任务里只有左转或右转两个决定,你可能根本不用花时间来学习。

  但同样的任务对一只实验室的小鼠来说,可能需要约10000次试验才能正确地学习如何完成。即使如此,小鼠也可能也只有80%的几率正确地完成它。这项任务虽然对人类很简单,但对小鼠来说却不是一项"完全自然"的任务,毕竟,它们平时应该没什么机会摆弄方向盘。

  在过去几年间,加州理工的团队一直在尝试开发一些实验方法,并希望这些方法能更尊重自然的动物行为的复杂性,这些行为需要更类似动物在现实世界中的行为。

  团队开发出了一个复杂的迷宫供小鼠探索,其中包括63个决策交叉路口,还有64个可能的终点。在迷宫里有一个"饮水点",可以为它们提供一些水。

笼子和封闭迷宫的俯视图(A)和侧视图(B)。|图片来源:Rosenberg, M。 et al。 / eLife笼子和封闭迷宫的俯视图(A)和侧视图(B)。|图片来源:Rosenberg, M。 et al。 / eLife

  研究人员让一只小鼠从笼子进入迷宫,随心所欲地探索一整晚。一台摄像机跟踪小鼠的运动并量化了它的探索行为。这些小鼠就这样被放在复杂的迷宫环境中,而团队不会对这些小动物施加任何影响。

  在7个小时后成员会回到房间,通过视频分析小鼠在这段时间里所做的事情。简单来说,他们允许小鼠做各种各样的决定,而不是强迫它们接受一些与实际无关的抽象任务。

  在大约一半的实验中,小鼠感到口渴,这可以被认为是受寻寻找水源的驱动。在另一半的实验中,小鼠感到很满足。虽然口渴的小鼠不知道迷宫里有水,但它仍然会有条不紊地探索迷宫。在第一次发现供水口的所在之处后,小鼠平均只需约10次,就可以找到从笼子到供水口的最直接且最高效的路线。最直接的路线需要6个正确的决定。


  迷宫结构为二叉树,它有63个分支点(编号为0、……、5)和64个末端节点。其中一个末端节点有一个饮水点,可以为小鼠供水。蓝线代表从迷宫入口到饮水点的最直接路径。|图片来源:Rosenberg,M。 et al。 / eLife

  研究注意到,参与实验的19只小鼠都倾向于遵循某些"探索规则"。例如,当遇到一个交叉路口时,小鼠可以选择向左、向右或回到原来的方向。所有的19只小鼠都有一种强烈的偏好,会选择继续前进,而不是转回原来的方向。

  此外,小鼠在探索时倾向于交替选择左边和右边。这些"规则"究竟是由经验产生的,还是与基因紧密相连,还有待发现。


  Rosenberg,M。 et al。 / ......

原文转载:http://tech.shaoqun.com/a/581853.html

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