能量,一个“被”伪科学的词汇

对绵羊来说,免疫力低也有优势

“因为把“能量”都用到抗体上了,于是抵抗力强的绵羊繁殖起来就不给力了。“这话听上去怎么这么不科学?松鼠怎么会用“能量”这听上去如此伪科学的词呢?

咳咳误会了,被国人毁掉的词汇清单上,除了“小姐”、“同志”、“农民”……还应该再加个“能量”。生物松鼠 Ent解释说,能量( energy )在生物学和物理学其实是一个意思,不过动物所能利用到的能量全部来自于食物,范围窄一点而已;因此这里的“能量”二字就是指你吃进的食物里包含的总能量。这些都是完全真实可测量的物理量,和风水什么宣传的所谓“能量”完全没有任何联系(的确窘,风水也与时俱进,不叫“气”而改叫“能量”了。)而“资源”( resource )二字在生物学里常常也是这个意思,和经济意义上的资源是不同的。实际上这篇资讯提到的论文原文用的词是“energetic resource”,译者翻译成“能量”也是可以的。

这个研究的关注点是演化适应的代价。免疫系统的强度很大一部分由基因决定,而且我们可以通过测量某些生化指数的方式把后天影响缩减到最小,所以在资讯下面留言的疯和尚大叔可以不必担心。索艾羊的羊群里有些羊带有增强免疫的基因,有些羊则有削弱免疫力的基因。粗看起来,那些免疫力弱的羊应该早就被淘汰了,可事实上并没有出现这种杯具,为什么?

说起来,许多人没有意识到,几乎所有的适应或者“进步”都是要付出代价的。李逵力气大,代价是每顿起码吃两斤牛肉。在生物界里也是一样:强大的免疫系统固然是有利于抗病,但是也增加了罹患自体免疫疾病的风险;何况要想维持它的运行,能量成本是很高的,而一只绵羊每天能吃到的食物是有限的。花这么多能量资源、冒着自体免疫病的风险来维持免疫到底划不划算呢?维持在多高的免疫水平最划算?成本-收益曲线是怎样的形状呢?才是这篇论文尝试回答的问题。

至于结果,简单地说,文章测量了一个免疫系统的指标叫做ANA浓度,高浓度的那些绵羊具有较强的免疫力和较长的寿命,代价是繁殖能力较低。

这个结果当然可以有很多种解释方式,我们一般的解释是,由于资源有限,免疫力和繁殖力存在此消彼长的关系,无法两者兼顾。贝同学在回帖中认为应该是免疫力的强大弥补了繁殖力的缺陷,这个说法的问题在于没有指出繁殖力和免疫力之间的矛盾,因此无法解释为何不出现繁殖力又强免疫力又好的索艾羊。事实上免疫力和繁殖力的负相关性远不只索艾羊一个例子,因此“弥补”只是一种表观。

点评解释的千言万语恐怕都代替不了研究者自己的说法,资讯栏目还是以介绍结论为主,推断和实验的具体过程肯定大部分都省略了。因此, Ent建议大家如果对资讯给出的结论有疑问的话,还是去看看原文吧。

多亏熊猫面子大

联合国为降低生物灭绝率定下目标

物种灭绝问题很严重,联合国都下目标了,人类罪过啊罪过。其实没有人类,自然界也经历过几次大灭绝呢。生物松鼠 Ent 捋捋胡须,回忆起地球的往事。

漫长的历史上,物种灭绝一直在发生,但同时新的物种也在不断形成,两者共同作用才使得整体多样性不断增长;尤其是近6500万年来,总多样性在飞速增长,几乎接近指数级别。然而迄今出现过五次大灭绝事件,其中三次是因为灭绝速率突然猛增,超过了“背景值”;另两次是新物种形成速率急剧下降。现在虽然还不是正式的“第六次大灭绝”,但是已知的灭绝速率已远远超过了正常的背景值。所以,尽管说没有人类物种也会灭绝,但不得不注意人类的存在影响到了灭绝的正常速度。

那么我们是不是需要把每种动物都像大熊猫一样当宝贝似的保护起来呢?其实没必要。只要别干扰它们的生活环境,侵略它们的土地,比什么都强。 Ent说,这条新闻里,达成共识的重要措施就是建立和扩大保护区。一块生境所能容纳的物种数和它的面积是直接相关的,因此破坏生物栖息地对生物的影响最为直接;这也是大熊猫濒危的最主要原因。所以我们保护像大熊猫这样的明星物种的同时,其实也保护了它们的栖息地,进而连带保护了其中成千上万的其它物种。

至于保护生物学和经济利益挂钩的问题,目前在整个学界都还是有严重争议的,不但生态学家,很多经济学家也都参与其中。怎样能利用经济杠杆促使人们支持保护,同时又不因追求经济利益而破坏保护?这是一个极其微妙的平衡, Ent代表进化生物学欢迎经济学家们前来掺和这个领域。

琥珀让古生物学家等到心碎

1块琥珀内发现700个5千万年前物种

几千万年以前,一只小甲虫正悠闲地爬树,完全没有注意到脑袋上方的一滴松油正越积越大……pia叽,正好砸在前脚还没来得及落地的小虫虫身上。这个pose从此就定格了。故事一波n折……快进……忽然来到几百万年后,小甲虫落在了一个古生物学家手里,白发苍苍的老人喜极而泣。

看到这个在人类诞生以前就保留下来的“杀人”现场,拿着装满几千万年风霜故事的琥珀化石,作为一个古生物学家,他想到了什么?为了形容琥珀的珍贵,生物松鼠Ent连用了几遍“可遇不可求”“梦寐以求”这样的词汇。昆虫和很多其它节肢动物都是几丁质外壳,轻巧但不够结实,不易在地层中形成正常的化石。因此虽然昆虫纲论物种数量和总质量都是当之无愧的地球霸主,在化石记录中却没有占据风光。这给研究增加了很大的难度。琥珀化石有个得天独厚的优点——三维立体保存,而且其中的生物组织不易被外界因素破坏,这些都是古生物学家梦寐以求的东西……所以侏罗纪公园还得指望它。

尽管斯皮尔伯格懂得用琥珀,但还是没能扮好科学家,电影中犯了一个“关公战秦琼”的错误——他们用的是产自多米尼加的琥珀。这些琥珀虽然数量质量都好,却来自新生代,和恐龙根本不处在同一个时期。

(5000万年前的世界见附图~)


《纽约时报》标题党

灵长类动物的老家到底是亚洲还是非洲?

作为一个亚洲人,你有没有像小编一样有一种莫名其妙的情绪,希望这个答案是亚洲?尽管我们模糊的印象中,答案应该是非洲。

恭喜!经过生物松鼠 Ent鉴定,你上了《纽约时报》标题党的当。我们印象中的“非洲起源”是指人类,这个不用怀疑,基本上在科学界没什么争议了。而《纽约时报》是利用了人们分不清人类和类人猿,但是类人猿的起源当然比人类要早,它们也是在非洲起源的吗?这个依然没人知道,原文献其实只说了类人猿亚目……过去最早的化石是大概3800万年前的一个科,发现于阿尔及利亚;这次虽然时间上没有提前,但发现的物种多样性却大大增加了,表明3800万年前类人猿已经很发达了,真正的起源肯定还早。至于有多早……接着挖吧兄弟们。

固体、液体、气体,还有神马?

LHC制造迷你版本“宇宙大爆炸”的科学重要性

耶,从现在起,LHC的运行进入了一个新阶段,探索新物质状态。撒花~~~但是,什么是新物质状态?

且听物理松鼠Sheldon解释:自然界中最常见的三种物质形态是固体,液体,气体。例如冰可以融化成水,水可以蒸发成水蒸气。不过如果温度升高到上万度,原子带负电的外层电子就会跑出来,和带正电的原子核形成一种新的物质形态:等离子体。太阳就是等离子体组成的一个大火球,如果要研究核聚变的话,离不开和等离子体打交道。如果再把温度升高到数万亿度,组成原子核的夸克和胶子也活动起来了,这就形成了“夸克胶子等离子体”。

说到相关物理问题,Sheldon总是口若悬河,这点跟《生活大爆炸》中的那个Sheldon还挺像。至于听众,请摆好Penny的表情,再谨慎往下阅读。

除了引力之外,其他的三种相互作用:电磁相互作用,弱相互作用,强相互作用(参见 中微子为什么要振荡(上))。它们本质上都是一种量子场(gauge field)。所不同的是,三种相互作用的群结构不同,因此也就和不同的荷(charge)有关系。电磁相互作用(U(1)规范场)只有一种荷,那就是电荷。弱相互作用(SU(2)规范场)的荷由于历史原因,被称作“味”,例如上下夸克分别属于两种“味”荷。到了强相互作用(SU(3)规范场)就更复杂了,有红、绿、蓝三种“色”荷。其实,这里的“味”和“色”只不过是一种叫法,跟人类的味觉和色觉没有关系。所以,类比于量子电动力学,能够描述强相互作用的理论叫做“量子色动力学”。

类比于低温时原子呈电中性,低温时强相作用粒子也处于“色”中性的束缚态——例如中子、质子就是由三个不同“色”的夸克和一些胶子组成的束缚态。与前者不同的是,人们在高温下也无法观察到单个夸克的存在,这种现象叫做“夸克禁闭”。在加速器中,如果让两个接近光速运动的铅(金)原子核对撞——由于尺缩效应,相当于两张质子中子烧饼的对撞——碰撞时产生的极高温度就会使得其中的夸克解除了部分“禁闭”,形成了一种新的物质形态:夸克胶子等离子体。

从加速器的实验数据中得知,这种新的物质形态几乎是一种理想流体,体现出很强的相互作用耦合和很低的粘滞度。理论物理学家对付这种强耦合的办法并不多,一种是格点规范理论,它把时空看做不连续的格点;一种是AdS/CFT,它把大家难以计算的强耦合规范理论转换成一种等价的、较容易的弱耦合引力理论。因此,如何才能正确描述夸克胶子等离子体的行为,对于整个理论界仍然是机遇与挑战并存。

图片是重离子对撞模拟图,来自俄亥俄州立大学U. Heinz的学术报告

1.两个洛伦兹收缩的盘相互接近

2.硬的碰撞先是产生了一些高温粒子

3.接着软的碰撞将高温传遍整个夸克胶子等离子体,此时它的膨胀遵循流体动力学

4.夸克胶子等离子体转变为强子,强子气体继续膨胀直到冷却下来,最后被探测器接收

来源:原创

0.618 编辑,小庄 审稿

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10 Responses to “一周资讯解读29&30:抵抗力强的生物繁殖不给力?”

  1. suntide说道:

    十万个为什么上面写的除了等离子态,还有中子态......等等,真想亲眼看看

  2. Ent说道:

    我怎么觉得……第一篇资讯的点评是我说的呢……T_T

  3. Mem说道:

    好吧。。我承认我得恶补知识- -

  4. xixi说道:

    是否也可以说是繁殖力弱的中间,只有免疫力强的才能有后代呢;
    繁殖力强的,免疫力弱一点儿也没关系也能有后代;
    两者都弱的,被淘汰了;
    两者都强的,实际上现在能存活的就是两者都强的,但是所有个体的两者总是多少有差异的,所以就分类成了 繁殖力强免疫力弱,以及繁殖力弱免疫力强的两类。

  5. Quick_Wan说道:

    琥珀那段,怎么感觉小学语文学过啊,勾起了我的美好回忆~

    • 0.618说道:

      嘿嘿,我就是想起了小学语文的那段,凭记忆写的,hiahia

  6. 启禄chingngau说道:

    免疫力上去了,虽然是以降低繁殖力为代价,可是优良的gene却提高了种族后代的存活率!每个种族确实维系着能量守恒定律~广义上讲

  7. hzh说道:

    如果能回到几千万年前,有没有必要保护恐龙?
    如果我们能用一亿年的时间把地球的环境变得像火星一样,是不是也能进化出适应的生物?

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