科学松鼠会 » Sheldon http://songshuhui.net 剥开科学的坚果,让科学流行起来 Thu, 19 Jul 2018 23:15:54 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.3.17 http://songshuhui.net/wp-content/uploads/cropped-songshuhui-32x32.jpg » Sheldon http://songshuhui.net 32 32 漫画 | 世卫组织放出一只“魔鬼”,却是为了拯救生命 http://songshuhui.net/archives/101476 http://songshuhui.net/archives/101476#comments Tue, 26 Jun 2018 05:03:19 +0000 http://songshuhui.net/?p=101476 作者:Sheldon+红色皇后

封面

标题头

这是Sheldon的第86篇漫画,所有图片大约4MB。

卡森_00

如果一种化合物很常用,但是对环境、对人体的危害特别大,我们就应该把它封杀掉。可是你知道么,有一种物质由于危害太大,已经被几十个国家封杀很多年了。然而,2006年,世界卫生组织却突然发了一声明说:

要不,咱们再把它放出来试试看吧?

卡森_1

这种物质叫作二氯二苯基三氯乙烷,它的英文缩写你肯定很耳熟,那就是大名鼎鼎的DDT,中文名叫滴滴涕

卡森_2

世卫组织这么做也是情非得已。因为很多地方蚊子闹得厉害,到处传染疟疾,每年杀死几十万人。并且,很多蚊子已经对其他杀虫剂耐药了,在疟疾疯狂传播的情况下,大家暂时也找不到比"把DDT放出来试试"更好的办法了。

卡森_3

DDT刚亮相时就跟以上漫画场景类似。20世纪40年代初,二战正打得难解难分。蚊子、虱子和跳蚤趁机在城市和战场上大肆传播疟疾和斑疹伤寒。当时如果没有DDT帮忙,成千上万的老百姓和兵娃子们就要被传染病害死了。

卡森_4-1动图

人们互相往领口里倒DDT粉末

卡森_4-2

幸好,DDT成功地阻止了瘟疫的蔓延,挽救了无数人的性命。发现它杀虫效果的瑞士化学家保罗•穆勒还在1948年时获得了诺贝尔奖。

卡森_5

二战结束后,紧张的气氛随之消失,但DDT的人气反而越来越旺了。这是因为DDT是人工合成的,价格便宜,杀虫效果好,效果持续时间长。并且,当时的人们认为,DDT对人畜毒性比较低,可以放心使用。于是,无论大人小孩各行各业都超爱用它。(有点像今天有些人对花露水的热爱,有事没事都往身上喷一点。)

所以,毫不夸张的说,DDT曾经是人类的“守护天使”。从1958年开始,仅仅在联合国的一项消灭蚊子的全球计划中,DDT就至少保护了两千多万人的生命安全。

卡森_6

可是,随着DDT的使用范围越来越广,它的“魔鬼”一面也渐渐露出来了。

例如,同样在1958年,美国伊利诺斯州的一位女士,向自然历史博物馆写信说:

卡森_7

刚才不是说DDT毒性低吗?它怎么会把鸟害死呢?其实,DDT刚发明不久时,就有科学家指出了问题:虽然DDT毒性低,但它很难降解。在食物链中累积起来以后,它的浓度就会越来越高,这叫作富集作用。借助这种作用,就算是毒性低的DDT,也一样能残害很多动物。

卡森_8

虽然当时的科学家曾经站出来批评过DDT的危害,但他们不是某博“大V”,就算喊破嗓子也上不了热搜。直到上世纪50年代初,一位畅销书大V,同时也是一位受过专业训练的海洋生物学家雷切尔•卡森,开始注意到这个问题。

卡森_9

卡森整整花了4年时间,终于在1962年,将DDT的问题写成了一本书,这就是著名的《寂静的春天》

卡森_10

《寂静的春天》汇总了DDT 大量的黑暗面。例如,实验证明DDT会影响鸟类吸收钙。许多富集了DDT的鸟,比如美国国鸟白头海雕,由于身体缺钙,生下的蛋壳会变得很脆,还没孵化就碎了。于是,很多鸟类的数量越来越少。(此处请大家自动脑补蛋碎了一地的场景。)

卡森_11

更糟糕的是,高浓度的DDT对人的害处也很大。实验显示,DDT会损害肝脏,还会影响内分泌。在人体脂肪里累积起来之后,它甚至还会通过母乳传递给婴儿。

科学家估计,DDT在生物体内的半衰期长达8年。所以,使用过DDT的国家,不管大人小孩,体内都积累了难以排出的DDT。

(美编看到这里突然感到背后开始一阵阵发凉……)

卡森_12

总而言之,《寂静的春天》里指出,过量使用DDT,会杀死大量对不相关的动物,对整个生态系统造成严重的破坏,还可能毒害人类的健康。

卡森_13

大V一出手,立刻上热搜。这下人们都炸开锅了!既然DDT危害这么大,还不赶快封杀掉这个魔鬼?于是,美国总统出手了,农业部,环保部,卫生部,科学家,律师们全都出手了。他们有的发起调查,有的召开听证,有的提起诉讼,有的推动立法。

卡森_14

从70年代开始,匈牙利,挪威,瑞典,西德,美国,英国,中国等几十个国家陆续限制或禁止使用DDT。在2004年生效的斯德哥尔摩公约中,DDT被定义为持久性有机污染物。公约呼吁人们立刻限制使用DDT,并争取在2020年时全面禁用DDT。

卡森_15

那么问题又来了,既然DDT危害这么大,大部分国家都把它封杀了,为啥世卫组织又想把它放出来呢?

其实,斯德哥尔摩公约和许多国家并没有全盘否定DDT的使用,世界卫生组织也不是想为DDT翻案。他们的想法是一样的:DDT虽然不能在室外当农药用,但我们可以在疟疾肆虐地区(如非洲)的室内稍微用上一点儿,让它杀杀蚊子,帮我们抵挡疟疾。将来,如果有人发明了比它更安全的杀虫剂,到时候再将它全面封杀也不迟。

(美编:总感觉有些备胎的味道。)

卡森_16

所以,虽然DDT从牢里放出来了,但是它不能自由活动,只能老老实实在家看门。

卡森_17

卡森的《寂静的春天》让DDT遭到封杀,世卫组织又允许我们把DDT拿出来有限度地使用,这是不是说明卡森这个大V的水平不行,看问题的角度太偏激呢?在卡森生前,就有大公司和政府机构这样指责她,说她“反科学”“反技术”。

然而,这些指责都是错误的!作为一名科学家,卡森从来没有反对过杀虫剂,更没有“反科学”“反技术”。她所反对的,是滥用杀虫剂。你想想看,世卫组织之所以把DDT拿出来用,不就是因为有些国家滥用其他杀虫剂,导致蚊子产生了抗药性吗?

卡森_18

所以,不管是DDT,还是其他科学技术的产物,并不是只有“无条件滥用”和“全面禁用”这两种选择。在这两者之间,我们还有很多合理使用的空间。这需要我们保持理性,既不要因为它有好的一面就狂热追捧,也不要因为它有坏的一面就盲目恐惧。我们要用科学的方法打造一条锁链,把这些科学技术的产物限制在合理的范围内,一边让它发挥作用,一边防止它产生危害。

Sheldon二维码

脚本:Sheldon,红色皇后

科学顾问:DNA

对白、美指:牛猫

绘制:赏鉴、黄呆

排版:胡豆

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系Sheldon本人授权。

注:

虽然DDT在很多地方已经禁用了,但是它的危害并没有完全消除。由于当年的用量实在太多,加上它非常难降解,现在在世界各地的土水空气之中基本上还是能检测到DDT的残留。并且,在各种野生生物(甚至北极熊)和人类体内也能检测到DDT。即使在DDT被禁用了几十年的国家中,现在刚出生的人类婴儿体内还是能检测到DDT!

不过值得庆幸的是,在全球范围内禁用或限用多年以后,DDT在环境和人体内的残留量正在逐年下降。虽然DDT带来的健康风险与影响是长久的,但也许再过几十年或者一百多年,这些危害会随着DDT的缓慢降解逐渐消失。

]]>
http://songshuhui.net/archives/101476/feed 3
漫画 | 扇贝,你跑这么快干什么?粉丝都掉了! http://songshuhui.net/archives/100995 http://songshuhui.net/archives/100995#comments Mon, 04 Jun 2018 06:16:17 +0000 http://songshuhui.net/?p=100995 封面

标题头

扇贝自古以来就是人类的好朋友,它与粉丝和蒜蓉一起,构成了烧烤界当之无愧的铁三角组合。

菠萝U奖扇贝 (1)

但除了口感、火候和价格之外,我们其实对扇贝了解甚少。今年,扇贝跨界登上了一则财经新闻:大连獐子岛集团宣布,他们饲养的扇贝存货数量减少了!

难道扇贝也会跑路?

菠萝U奖扇贝 (2)

当然会跑!扇贝是一种软体动物。如果你吃过扇贝,就会发现每块扇贝身上都有一块圆柱形的嫩肉,叫作贝柱

菠萝U奖扇贝 (3)

贝柱是扇贝身上一块强壮的肌肉(后闭壳肌),它专门负责贝壳的打开和合上。

菠萝U奖扇贝 (4)

有了贝柱使劲一开一合,再加上扇贝从前面吸水、从后面喷水,它们就可以开开心心跑路咯。

菠萝U奖扇贝 (5)

在现实世界中,扇贝跑路的技能很有用,关键时候能从海星的魔爪下逃命。

菠萝U奖扇贝 (6)

不过,扇贝每次跑不了多远,最多游五六米就会精疲力尽,掉回海底,恐怕要休息好几个小时才能完全恢复。

菠萝U奖扇贝 (7)

“扇贝跑路事件”使网友们关心起了扇贝的生活习性和饲养方法。

菠萝U奖扇贝 (8)

獐子岛饲养的扇贝跟我们吃过的许多本土扇贝不一样。它的模式种生活在日本的北海道地区。北海道原住民曾被日本本岛人称作“虾夷人”,于是,这种扇贝就叫作虾夷盘扇贝(或者虾夷扇贝,帆立贝等等)。

菠萝U奖扇贝 (9)

为了解释“獐子岛扇贝跑路之谜”,微博网友@MC拳王创作了一篇“科普”文章,从地理、生物、国际关系等多个角度,阐述獐子岛扇贝是如何受到北海道“老乡”的召唤,不远万里越过黄海和东海,游回日本的。

菠萝U奖扇贝 (10)

这篇“一本正经胡说八道”的文章甚至引来了獐子岛的官方回应:“这篇文章的说法已经突破了我们所掌握的知识底线,扇贝不具备文章中所说的迁徙能力。”

菠萝U奖扇贝 (11)

虽然这些扇贝永远且莫名其妙地离开了我们,但却成功引起了公众对以扇贝为首的水产海鲜的人文关怀,为了纪念它们,我们特别授予它们2018·菠萝科学奖菠萝U奖

菠萝U结尾图

菠萝科学奖二维码

Sheldon二维码

作者:猪蹄蹄,Sheldon

制作:Sheldon科学漫画工作室

未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系Sheldon授权

]]>
http://songshuhui.net/archives/100995/feed 34
漫画 | 菠菜:哼!我才不是普通的菜!请叫我测弹专家! http://songshuhui.net/archives/100982 http://songshuhui.net/archives/100982#comments Fri, 01 Jun 2018 06:13:38 +0000 http://songshuhui.net/?p=100982 封面

标题头

化学奖菠菜 (1)

为了让菠菜学会探测炸弹,麻省理工学院化学工程专业的博士生Min Hao Wong及其所在的研究团队,在菠菜的叶子里安装了一种碳纳米管传感器。

化学奖菠菜 (2)

在红外线的照射下,传感器原本会发出红外波段的荧光。

化学奖菠菜 (3)

如果菠菜周围的地下水中含有炸弹、地雷中的一种常见化合物苦味酸(即2,4,6-三硝基苯酚),这种物质就会随着水分进入菠菜的叶子中,导致传感器发出的荧光变弱。

化学奖菠菜 (4)

在菠菜85厘米之外的红外探测器发现荧光变弱之后,就会通过电子邮件把照片发给智能手机。于是,他们成功地实现了用菠菜探测炸弹。

化学奖菠菜 (5)

为了表彰他们将菜场成员变成世界和平使者的精神,菠萝科学奖组委会特授予他们2018·菠萝科学奖化学奖

化学奖菠菜 (6)

 

 

.

.

.

.

.

.

.

.

 

 

化学奖菠菜 (7)

Sheldon二维码

菠萝科学奖二维码

作者:Sheldon

制作:Sheldon科学漫画工作室

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系菠萝科学奖公众号授权

参考文献:

Min Hao Wong and et. al., Nitroaromatic detection and infrared communication from wild-type plants using plant nanobionics, Nature Materials volume 16, pages 264–272 (2017).

 

]]>
http://songshuhui.net/archives/100982/feed 0
漫画 | 当分子生物人(gǒu)遇到时尚美妆 http://songshuhui.net/archives/100966 http://songshuhui.net/archives/100966#comments Mon, 28 May 2018 23:01:29 +0000 http://songshuhui.net/?p=100966 封面

标题头

提到美妆博主,你想到什么?是对镜贴花黄的婉约美人?明艳时尚的元气少女?还是一呼百应的带货女王?

菠萝Me奖美妆博主 (1)

来自四川大学华西临床医学院的余泓彬,化身“美妆博主小Y老师”,竟在实验室里客串了一把美妆博主,他使用美妆视频的形式,向公众讲解了PCR实验的用品和步骤。

菠萝Me奖美妆博主 (2)

PCR实验是分子生物学研究最重要最基础的实验之一。它能够将一段目标DNA呈指数倍地精确拷贝出来,使我们很容易地测出这段DNA的序列。

菠萝Me奖美妆博主 (3)

在视频中,小Y老师用令人难以拒绝的方式,介绍了PCR实验中用到的青蛙绿白起白的时尚冰盒;

菠萝Me奖美妆博主 (4)

优雅的加样枪;

菠萝Me奖美妆博主 (5)

和超厉害的聚合酶。

菠萝Me奖美妆博主 (6)

尽管看完他的视频,我们对PCR实验的原理仍然不了解,但很多女孩从此都梦想挎着一款来自法(fà)国的high fashion冰盒,

菠萝Me奖美妆博主 (7)

优雅地从里面掏出一支大户人家才配拥有的NEB酶,

菠萝Me奖美妆博主 (8)

摇身一变成为底下管着130个Fiona的实验室女魔头。

菠萝Me奖美妆博主 (9)

为了表彰他将科学和时尚完美结合的贡献,菠萝科学奖组委会决定授予他2018·菠萝科学奖菠萝ME奖

菠萝ME结尾图

菠萝科学奖二维码

Sheldon二维码

作者:猪蹄蹄,Sheldon

制作:Sheldon科学漫画工作室

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系菠萝科学奖公众号授权。

]]>
http://songshuhui.net/archives/100966/feed 0
漫画 | “人造舌头”:打假威士忌我是专业的!一个也别想跑! http://songshuhui.net/archives/100894 http://songshuhui.net/archives/100894#comments Thu, 24 May 2018 22:57:17 +0000 http://songshuhui.net/?p=100894 1封面

标题头

一开始,德国海德堡大学Uwe Bunz教授带领的有机化学团队只是做了些聚合物染料的荧光试剂,能让不同的有机分子带上不同的颜色,好看当然是好看的啦,然而当他们准备发表论文的时候,却遭受迎头痛击,诶!没有期刊要接受呢,因为实在讲不出啥故事……

发明奖威士忌 (1)

为了不让这些花了好多时间搞出来的东西废掉,这帮人只好拿着它们瞎搞八搞,

发明奖威士忌 (2)

一不小心就拿着威士忌兑了一下,

发明奖威士忌 (3)

结果还真的发现了一个激动人心的事情:他们找到了打假酒的独门秘笈。

发明奖威士忌 (4)

打假酒这个事情,对于全世界都一样,是需要严阵以待的大事。在中国,假茅台泛滥成灾,动不动就爆出一个“茅台酒厂隔壁卖假茅台:2000元一箱”的新闻。

发明奖威士忌 (5)

在法国,鉴定假葡萄酒甚至需要动用“核技术”,因为新酿造的假酒会含有核爆炸产生的微量的铯-137。

发明奖威士忌 (6)

而像是盛产于苏格兰等地的威士忌呢,因为年份长的可以卖到几十万欧元高价,所以假货层出不穷也是很好理解的。

发明奖威士忌 (7)

于是,Bunz教授的实验组设计了一个传感器阵列,能够以极高的准确率来鉴定出威士忌的产地、年份、品牌、混合状态(混合麦芽酿造还是单一麦芽酿造)甚至口味(清淡还是浓烈)。

发明奖威士忌 (8)

Bunz教授的博士生韩进松以第一作者身份执行了这项研究,成果于2017年发表在了Cell集团下面的Chem期刊上。

发明奖威士忌 (9)

他们管这个传感器阵列叫作“人造舌头”。它的主要原理是,威士忌里面含有各种不同的“着色成分”(例如香草醛、香草酸、橡木内酯、单宁或加入的焦糖)。

发明奖威士忌 (10)

每一种着色成分碰到探针之后,都会让荧光探针溶液的荧光信号发生变化,比方说变暗,或者变色,这叫作“荧光淬灭”。

发明奖威士忌 (11)

由于每种着色成分的性质不同,所以它们按照不同比例组合在一起之后,就会使荧光探针溶液显现出不同的荧光淬灭特征。

发明奖威士忌 (12)

于是,我们就能根据这些荧光淬灭的特征,反推威士忌中含有哪些着色成分的组合,它们就像指纹图谱一般独一无二。

发明奖威士忌 (13)

在一项盲测实验中,120种未知威士忌经过比对被鉴定出来的准确率达到96.7%,仅仅有4种漏网。另外,两种原数据库未收入的苏格兰威士忌也被准确鉴定为单一麦芽型。

发明奖威士忌 (14)

论文还提到,威士忌的风味主要由浓淡和泥炭度两个因素决定,泥炭度指的是使用泥炭烘干的大麦原料所具有的独特烟熏味,“人造舌头”目前只能对浓淡作出鉴定,尚无法区分泥炭度。从这一点来看,人类品酒师可以松一口气了,他们的作用还是无法取代的。

发明奖威士忌 (15)

为了表彰他们
对保障威士忌消费者权益
做出的贡献,
菠萝科学奖组委会特授予他们
2018·菠萝科学奖发明奖

发明结尾图

菠萝科学奖二维码

Sheldon二维码

作者:庄大彪,Sheldon
制作:Sheldon科学漫画工作室

未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系菠萝科学奖公众号授权
参考文献:
Jinsong Han and et. al., A hypothesis-free sensor array discriminates whiskies for brand, age and taste, Chem, Volume 2, Issue 6, p817–824(2017).

]]>
http://songshuhui.net/archives/100894/feed 1
漫画 | 精子是怎么游到卵子身边的?它背后的数学原理是什么? http://songshuhui.net/archives/100919 http://songshuhui.net/archives/100919#comments Tue, 22 May 2018 05:54:47 +0000 http://songshuhui.net/?p=100919 标题头

封面

试想,你和几亿个人被同时囚禁在了一个直径1千多米的铁罐子中,里面没有空气,没有光,只有水。在罐子的某个角落,只有一个小口子能通向外面。谁先找到那个小口子,谁就能逃出去。一旦有人成功逃生,出口就会被人封起来,剩下的人永远也不可能出去。更可怕的是,铁罐的形状一点儿也不规则,而且,每个人只能携带一个氧气瓶。

数学奖短图 (1)

这个可怕的场景并不是来自科幻电影,而是我们每个人曾经“经历过”的一场竞赛。那个铁罐比喻的是母亲的子宫,我们每个人都曾经“是”数亿个精子选手中的一员,在母亲的子宫里努力寻找通向卵子的出口。精子找到卵子的那一刻,便是我们的生命开始的那一刻。

数学奖短图 (2)

人类的子宫长得有点儿像一颗倒置的梨,大约5厘米宽,7.5厘米长。在子宫的两侧各有两个大约0.3毫米宽的开口,连接着一对输卵管,母亲的卵子会随机地出现在其中一条输卵管的某个地方。要想从父亲的几亿个精子中脱颖而出,逃出生天,你就得摸着黑迅速进入输卵管,找到那颗卵子。

数学奖短图 (3)

虽然有许多科学家在内窥镜中观察过精子的运动,但人们都还不清楚,精子在茫茫子宫中到底是如何找到卵子的,因为内窥镜能探测的范围只有区区几微米。为了搞清楚这个问题,巴黎高等师范博士后杨靖和他的合作者从理论上开展研究,建立了一个精子在子宫中运动的二维数学模型。

数学奖短图 (4)

杨靖假设,精子的运动轨迹有点儿像台球桌上的台球。如果没有撞到边界,精子就会以大约每秒75微米的速度沿着一条直线游动。如果撞到边界,精子就会随机地以一个角度反弹出来,然后继续沿着一条直线游动。

数学奖短图 (5)

经过大量公式推导和数值模拟,杨靖发现,在人类母亲子宫的二维模型中,精子进入有卵子的那条输卵管的平均时间大约是17个小时,这跟先前的实验数据基本一致。并且,他们发现,子宫的形状会严重影响精子逃生的平均时间。在狭长的子宫或者扁平的子宫中,精子逃生的平均时间比较短。在圆形的子宫中,精子逃生的平均时间可能会延长好几倍。

数学奖短图 (6)

杨靖指出,精子寻找卵子的过程在动物的繁衍中扮演着重要的进化意义。有数据显示,西方男子的精子浓度一直在下降。在过去的40年中这个数据发生了腰斩。有证据显示,精子浓度下降到25%时,就可能导致不孕不育症。因此,研究精子寻找卵子的数学理论有着重要的现实意义。

数学奖短图 (7)

为了嘉奖他们对人类精准投胎的量化努力,我们特别授予他们2018·菠萝科学奖数学奖

数学结尾图

菠萝科学奖二维码

Sheldon二维码

作者:Sheldon

制作:Sheldon科学漫画工作室

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系Sheldon授权

参考文献:

J. Yang, I. Kupka, Z. Schuss, D. Holcman, Search for a small egg by spermatozoa in restricted geometries, Journal of Mathematical Biology, Volume 73, Issue 2, pp 423–446 (2016).

]]>
http://songshuhui.net/archives/100919/feed 0