科学松鼠会 https://songshuhui.net 剥开科学的坚果,让科学流行起来 Fri, 24 May 2019 22:57:54 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.3.18 https://songshuhui.net/wp-content/uploads/cropped-songshuhui-32x32.jpg 科学松鼠会 https://songshuhui.net 32 32 为什么异鬼必须死? https://songshuhui.net/archives/105409 https://songshuhui.net/archives/105409#comments Fri, 24 May 2019 22:57:54 +0000 https://songshuhui.net/?p=105409

本文经授权转载自作者本人公众号“卢平的神奇生物”,转载请联系原账号。

本文含有高浓度剧透,如果你还没看过权游S08E03……先去看完再回来!

今天我们聊一种神奇生物,那就是在热门美剧《权力的游戏》中大杀四方——然后一分钟完蛋的异鬼“white walker”。本人使用骨割搜索发现了一篇新近发表的学术论文,第一作者为梅丽珊卓-拜拉席恩科学研究所的鹿萍学士,现全文转发如下:

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异鬼是维斯特洛大陆北方寒冷地区的一种生物,它们全身苍白,雪白的毛发表明它们很可能没有黑色素合成机制,倒也是在冰雪覆盖之地的一种良好的保护色。异鬼体温非常之低,与普通动物相比,似乎是从变温动物向恒温动物演化过程中发生了趋异演化的两个分支——大部分动物保持高于环境的温度,而异鬼的体温哪怕在龙焰中也不会升高[1]。

种种迹象表明,异鬼以极低的体温保持了效率奇高的新陈代谢,上臂肌肉产出的能量足以投掷长矛杀死巨龙。另一个可能性是异鬼通过投入能量完成卡诺循环,一腔热血却维持了体表的低温状态,降低了自身红外辐射强度,作为在寒冷环境下对能感知热辐射的捕食者(比如蛇)的一种隐蔽手段。北境神奇生物学士窦尼万爵士曾根据极少数解剖实验指出,异鬼体内温度也很低,所以第一种假设更有可能。但另有研究者指出那几堆冰渣对本课题并无指导意义(个人通讯)。无论哪种假设成立,这个物种的能量代谢通路和体温调节机制都非常罕见,值得研究。另外,异鬼在低温下的蓝色眼睛则暗示可能有冷光生物共生,也颇具研究意义。

图片来源:gameofthrones.fandom

图片来源:gameofthrones.fandom

但是,在临冬城战役后,异鬼这个物种据信已经野外灭绝[2]了……

鉴于我们并无圈养个体信息,异鬼的灭绝无疑导致我们难以使用严谨的实验手段进一步研究其生理机制。本文将根据目前的观察记录,从种群生态学角度探讨异鬼种群灭绝的遗传机制。

根据《维斯特洛学城城刊》的气候模拟结果,异鬼种群向南迁徙发生在长夜将至的时期。根据严谨的生态位梯度回归和外推预测,这一时期异鬼可以利用的栖息地范围正在快速扩张,这与异鬼种群的扩散迁徙模式相符合。异鬼对人类的威胁和人类对异鬼的报复性狩猎是一种典型的人兽冲突,关于异鬼的保护生物学问题本文将不再探讨,反正也没意义啦。

图片来源:gameofthrones.fandom

图片来源:gameofthrones.fandom

有记载的最后一次猎杀异鬼事件发生在临冬城战役末期。据目击记录,二丫·史塔克女士用瓦雷利亚钢制匕首戳了编号“夜王”的异鬼族群首领,“夜王”碎成了渣渣。我们有理由相信,瓦雷利亚钢中高浓度的重金属元素作为凝结核导致了异鬼体液的相变,强度很低的固态体液由于内部应力的瞬时积累而碎裂。

令人吃惊的是,“夜王”的死亡导致了在场的其他异鬼原地爆炸,而伴随异鬼的死人大军也立即丧失了所有活动能力。这意味着此前对于异鬼的种群演化模型有诸多不妥之处,现分析如下。

首先,死人大军由异鬼控制这一学说已经得到了广泛认可。显然,这是一种大范围的寄生行为,有理由认为异鬼通过散布空气传播孢子的方式对人类和动物尸体进行寄生。孢子在寄主体内激活了能量代谢和基础的运动神经和肌肉,以实现对寄主的行为控制。由于感觉神经等未被激活,寄主并无知觉也没有自主趋利避害的生命特征,更无法参与异鬼遗传物质的传递,故以下略去不予考虑。

图片来源:gameofthrones.fandom

图片来源:gameofthrones.fandom

有关异鬼自身的繁殖机制一直存在争议,并不存在可重复可证伪的科学理论和证据。但是一位在卡斯特堡垒违规付费收看HBO的守夜人指出,被异鬼掠去的人类婴儿,会在异鬼手指的戳动下眼睛变蓝(……)。基于这一证据,我们提出异鬼类似于部分细菌,采用“接合生殖”的方式来繁殖。遗传物质经由手指注入婴儿体内,在复制整合到婴儿基因组中后,会对处于发育期的细胞谱系进行表达谱的重编程,从而改变婴儿的表型,发育成异鬼个体。另一方面,同时注入婴儿体内、类似CRISPR-Cas9的复合剪切机制会逐渐剪切掉人类的遗传编码区域,完成遗传上的“异鬼化”。

这种跨物种的接合生殖机制意味着异鬼是无性生殖的物种,也就是“克隆”,不存在多个个体之间遗传物质的重组过程。根据“穆勒棘轮”理论,无法重组将导致有害突变在基因组中逐渐积累,在此背景上的有益突变则难以通过重组整合产生更适应环境的个体,这将使该物种的环境适合度降低。以上繁殖机制也许解释了异鬼为什么如此难看(没有性选择)以及为什么灭绝。

图片来源:gameofthrones.fandom

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有近期记载的异鬼种群的规模似乎从未超过10-20个个体。我们认为,临冬城战役前的异鬼种群已经处于严重而不可逆的遗传多样性衰退期。在无性生殖的大种群中,不同基因型的相互竞争会导致种群中强烈的“选择扫荡”,在一种基因型占据优势的情况下使携带突变的其他基因型频率降低;而在异鬼这一类的小种群中,遗传漂变则使得每一代个体产生的少数突变更容易随机丢失掉。这样的种群整体极有可能被单一的不利因素彻底团灭——当种群内的所有个体都带有同一基因型时,任何对这个基因型致命的因素都会导致所有个体的死亡。二丫·史塔克出现后所有异鬼的原地爆炸就是丧失基因多样性的一个极端例子。

据此,我们论证了异鬼,作为一个种群规模极小、无性生殖、遗传多样性极低的物种,灭绝的必然性。当然,论证过程中的一些证据还有待进一步验证。本文的结论对于维斯特洛大陆的珍稀物种保护工作具有重要的意义。异鬼在适宜的气候变化趋势下、在扩散过程中灭绝这一事例十分具有说服力——保护珍稀物种时,有关方面应当把增加遗传多样性作为重要目标,避免种群的遗传同质化。

参考文献

[1] 坦格利安等. 龙焰对异鬼的作用机理和效果. 《阴性结果专刊》, 2019.

[2] 维斯特洛自然保护联盟濒危物种红色名录.

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是什么花,让大爷大妈看见就要薅一把 https://songshuhui.net/archives/105272 https://songshuhui.net/archives/105272#comments Thu, 23 May 2019 22:11:41 +0000 https://songshuhui.net/?p=105272

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鲁迅先生说,他们家门前有两棵树,一棵是枣树,另一棵也是枣树。在我的童年记忆里,有两棵树,一棵是大槐树,另一棵也是大槐树。

蓝天下缀满繁花的大槐树。图片:Zeynel Cebeci / Wikipedia

蓝天下缀满繁花的大槐树。图片:Zeynel Cebeci / Wikipedia

我的家乡在晋南,距离洪洞县很近。那里有一棵大槐树,那是很多中国人寻根的目的地。大槐树下发生的人口大迁徙是中国历史上影响最大的人口迁移事件之一。即便到今天,大家还在时不时地起讨论裂成两片的小脚趾头指甲——那是作为同一个族群的标志。不过,这棵大槐树并不是我们今天的主角,也不是我小时候印象中的槐树。

在我的记忆中,门前的那一棵大槐树是香甜好吃的。每年春末夏初的时候。父亲总会想办法从高高的枝条上摘下那些乳白色如葡萄串一样的花朵。奶奶会把这些花朵洗干净,拌上面粉,上笼蒸熟,再拌上蒜泥和盐。花香、蒜香和面粉的麦香混合在一起,简直就是完美的时间标尺,夏天就在这种滋味中悄悄地蔓延开来。

很多年后,我才知道,记忆中的那两棵大槐树根本不是一种树,它们分别是刺槐(Robinia pseudoacacia)和国槐(Styphnolobium japonicum),压根就不是一家人。

盛开的刺槐。图片:Pixabay

盛开的刺槐。图片:Pixabay

同为槐,非亲戚

好吃的大槐树是刺槐,有纪念意义的大槐树是国槐。虽然这两种槐树只差一个字儿,但是它们并不是兄弟物种,或者说只是花朵相似而已的豆科植物。

刺槐的另外一个名字洋槐就说明了它们的身份,它们是漂洋过海而来的刺槐属的植物,而中国的国槐就是国槐属的植物。虽然只是一个形容词的差别,但是这两者却很难对应在一起。

刺槐原产于美国东部,17世纪传入欧洲及非洲。我国于18世纪末从欧洲引入青岛栽培,今天已经在中国各地广泛栽植了。

刺槐和国槐最明显的区别就是有没有刺。刺槐的枝条上面密布着很多尖刺,而国槐的枝条上是干干净净的。刺槐的开花时间是在初夏,而国槐的开花时间是夏末了。刺槐的花序是下垂的,可以随风摇摆,而国槐的花序通常是向上立起来的。是否能认清楚刺槐与国槐的区别,关系到我们的嘴巴和胃的安全。因为刺槐的花朵可以吃,但是国槐的花朵是不可以吃的。

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下垂的刺槐花序和直立的国槐花序。图片:Pixabay;Fanghong / Wikipedia

下垂的刺槐花序和直立的国槐花序。图片:Pixabay;Fanghong / Wikipedia

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刺槐的刺和叶子。图片:Kenraiz / Wikipedia;HoHey22 / Wikipedia

刺槐的刺和叶子。图片:Kenraiz / Wikipedia;HoHey22 / Wikipedia

好玩的是,刺槐的种加词“pseudoacacia”的含义是,假的金合欢,这大概是欧洲人在非洲和欧洲见到的金合欢比较多,就把这个名字挂在了这些大树身上。不曾想,这种挂着别人名头的大树,具有极其强大的生命力,甚至抢了那些原初名字拥有者的风头。

美味的花朵不要停

来自美洲的刺槐能在世界各地广受欢迎的一个重要原因就是它拥有极强的适应性。在中国,尤其是是黄河中下游地区更是生活得怡然自得,即便没有浇水施肥的服务,它们仍然生活得很好。这是因为同很多豆科植物一样,刺槐拥有很强的的固氮能力。与刺槐根系共生的根瘤菌会为这种大树制造足够的氮肥,所以即便是在土壤贫瘠的黄土高原上,刺槐仍然可以茁壮成长。此外,刺槐的木材中还含有大量的次生代谢产物,这些物质可以让有害昆虫和微生物难以侵袭树木。

因为树形的关系,刺槐很少被用来做家具。不过它的木材热值很高,用来做燃料是非常合适的,在北美也是常用的壁炉燃料。只是在塞进炉子之前,一定要晾干2-3年才能避免烟雾缭绕的事情发生。

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刺槐的树干和树皮。图片:Androstachys / Wikipedia

刺槐的树干和树皮。图片:Androstachys / Wikipedia

不同于朝鲜蓟这样矫情的食物,要仔仔细细把花朵去除,再通过浸泡水煮去除苦涩味,然后才能进行调味加工。刺槐就完全不一样了,它们的花朵不用做什么处理,直接塞到嘴巴里就是香甜又芬芳的美味了。槐花滑嫩又芬芳,总让我忍不住吃下了一口又一口。

刺槐的花是典型的蝶形花,乳白色的花朵拥有刺槐特别的柔和香气。每当开花的时候,总会引来大量的蜜蜂。当然,这些花朵并不会亏待这些蜜蜂,每朵花里面都准备了花蜜。实际上这正是刺槐打的如意小算盘,用甜蜜的花蜜来吸引尽可能多的蜜蜂帮忙传播花粉。正因为如此,刺槐在世界各地都成为了重要的蜜源植物,我们吃的槐花蜜就是从这种植物来的。刺槐开花的时候,也成为了放蜂人最忙碌的时候。

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图片:H. Zell / Wikipedia;AnRo0002 / Wikipedia

图片:H. Zell / Wikipedia;AnRo0002 / Wikipedia

刺槐开花的时候,忙碌的不仅有蜜蜂,还有热衷于野菜的大爷大妈。无论是公园里、绿化带里还是小区里,但凡有刺槐盛开的地方,你总能看到几个奋力跳起来从枝条上薅花的身影。毕竟刺槐花不仅能为蜜蜂提供食物,也能成为人类餐桌上的一味清甜美食。食花本就是件极其风雅的事情,更何况刺槐又是如此清甜而令人沉醉。作为植物的繁殖器官,刺槐中也储存了大量糖和膳食纤维等营养物质,可谓是“文武双全”了。

采集花蜜的蜜蜂。图片:Pixabay

采集花蜜的蜜蜂。图片:Pixabay

不少人可能会说,刺槐花一点都不好吃!这可就冤枉刺槐了,这些人吃到的很可能是国槐的花朵,夏末开花的国槐花中含有大量的芦丁,会刺激人的消化系统,所以并不适宜作为野菜来享用。千万不要用国槐的花朵去做菜,那将带来灾难性的后果。

刺槐花虽好,获取却不易。首先是枝条上满满的刺,让采摘者一个不小心就被扎出满手小洞。其次,则是枝条上密密麻麻的蚜虫了,刺槐会吸引很多蚜虫(其实国槐也一样),密集的蚜虫虽然不会影响刺槐花的食用,但是幼嫩枝条和花葶上的密密麻麻的蚜虫还是会让人有些不爽。好在,现在各大超市都有出售成盒处理好的刺槐花,没有刺和蚜虫的威胁,也不用担心卫生问题,我们不用也不必去路边的行道树上薅花了。

既然提到了刺槐花的食用,不妨再给大家几道常用的刺槐花食用食谱:

槐花饭

把新鲜的刺槐花摘下来,在水中浸泡除去浮尘和枝条后,与少量白面混匀,上锅蒸15分钟左右即可,出锅前加上一点蒜泥、陈醋和香油,搅拌均匀即是一道美味的槐花饭了。

喜欢辣味还可以加上辣椒油。图片:Jerez S

喜欢辣味还可以加上辣椒油。图片:Jerez S

槐花天妇罗

蛋液与少量生粉、小麦粉顺时针搅拌均匀成糊状,洗净的槐花裹上一层糊放进八分热的油锅中小火慢炸至漂浮起来,蘸椒盐食用即可。

图片:Jerez S

图片:Jerez S

槐花蛋饼

洗净的槐花与蛋液搅拌均匀,加入适量的盐、胡椒粉与生粉搅拌均匀,热锅下油至八分热时缓慢倒入蛋液,转小火,待到底层蛋液成形后,缓慢将整个蛋饼卷起,待到内层蛋液凝固即可出锅切成均匀的小块食用。

图片:Jerez S

图片:Jerez S

无论是什么烹饪方式,槐花总是保持着清甜的香气和滑嫩的口感,实在是初夏最好的注解,快趁着刺槐开得正好的时节去尝尝这初夏的自然美味吧!

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美国人造肉要进军中国了?跟中国素肉的差别在哪里 https://songshuhui.net/archives/105328 https://songshuhui.net/archives/105328#comments Wed, 22 May 2019 22:11:40 +0000 https://songshuhui.net/?p=105328 最近,美国人造肉公司Beyond Meat在纳斯达克上市,股价在当天上涨了163%,成为本世纪以来市值2亿以上的公司中上市首日涨幅最高的。

图片来自Wikipedia | Ofer Kor

图片来自Wikipedia | Ofer Kor

跟许多人以为的“试管培养肉”不同,Beyond Meat的“人造肉”其实是一种植物蛋白深加工产品。它的主要成分是植物蛋白,加入了植物油和其他一些助剂,经过加热和挤压而获得类似于肉的质感,通过调味成分去模拟肉的味道。这跟中国的素鸡、素鸭之类的产品并没有本质区别。

它在美国的红火,主要是跟美国的消费趋向有关。过去几十年,食物在美国变得极为廉价,肉、蛋、奶极大丰富,各种“现代病”发生率持续走高。美国社会开始反思饮食结构,“植物性食物”成了一个重要的方向。但是,不把植物食材做出肉制品的感觉,也还是吸引不了消费者。

吃过素鸡素鸭的人大概都会有这样感受:高油、重口味,看起来像肉,吃起来跟真正的肉差别明显。Beyond Meat所做的,也只是尽可能去改善提高。

Beyond Meat并不是第一家,也不是唯一一家做这种努力的公司。跟中国的厨师们相比,这些公司的优势在于:在现代食品加工技术的指导下,他们对于原料的功能性、配方与产品品质的关系、加工条件的实现和掌控等等,都有着不可比拟的优势。所谓“你有科技,我有神功”,只能是无厘头电影中的段子。

现代化的设备,加上对食品工程技术的深入理解与应用,才造就了Beyond Meat那种“仿真度”足以吸引大量美国人的“人造肉产品”。

Beyond Meat这个公司在加州,但其实工厂在密苏里。2016年的时候我还在密苏里,曾经去参观过厂房,还跟他们的技术人员交流过。其实,跟我回国后看到的许多新的食品工厂相比,当时他们的那个工厂完全算不上现代。近些年来中国新建的食品工厂,高端大气,设施先进,在硬件方面完全体现了“后发优势”——当然,其实Beyond Meat也没出现几年,不过跟中国同期建成的那些食品工厂相比,足以用“寒碜”来形容。

不过,就像好菜是好厨师而不是好锅炒出来的一样,他们珍贵的投入是在技术上。当时我是与他们交流植物蛋白原料,他们说主供货商是欧洲的,产品很稳定,技术人员调整好了配方,工人就可以一直用。因为价格的关系,他们也从中国采购一些原料,但中国的原料批次之间相差很大,有时候技术人员调整一下也勉强能用,有时候怎么调都不行。

不过,在我后来跟国内的业内人士交流时,他们都觉得自己的产品品质和稳定性都很好。或许双方都没有说假话——只是因为双方对“稳定性”的指标认识完全不同。对于用户来说,采购来的产品用到配方里,批次之间的差别大到不可接受,就是“稳定性不好”;而对于生产者来说,自己确定的那几项检测指标都合格,就认为是“产品稳定”。

好的供货商,知道客户用自己的原料来生产什么、如何生产,也就能够摸索出什么指标是关键——在生产中把“关键指标”控制好了,产品也就“稳定”了。中国的供货商,往往不知道客户如何使用自己的产品,更不知道什么指标对于客户是关键的,自然也就无法“稳定产品”了。没有稳定的原料,也就很难进行有效的应用开发,所以大多数食品企业干脆放弃了开发“前所未有”的产品。比如中国传统“仿膳”中的一些食品,也能做得很“像”,但在大规模的现代化食品生产中,那些做法几乎没有借鉴价值。

有媒体报道,Beyond Meat计划今年内进军中国市场,而另一家著名的“人造肉”公司Impossible Foods也计划在两年内进军中国。投资市场也对人造肉充满了希望,而许多消费者则是好奇占据了上风。这类产品进入中国市场后,是大放异彩还是铩羽而归,还有待于实践证明。中国传统的消费心理,任何“人造食品”都代表着“劣质”,都应该更便宜。这些“人造肉”的价格比真肉还要高,在欧美是通过“更健康”“更环保”来吸引消费者。而在中国,“人造肉更健康”的理念会受到本能的抵触,而用“更环保”作为卖点能够吸引的消费者相当有限。

可以想象,这样的产品进入中国,会一下子吸引到大批人去“尝试”,短期内会“爆红”。但这种“爆红”能否维持下去,就很难说。至少,它们在发源地的卖点在中国会是“先天不足”。当然,针对不同的市场,搞出不同的卖点和产品定位,也可能获得成功,比如哈根达斯和星巴克,在中国塑造的形象就和美国不同,也获得了巨大成功。

我估计,对这类产品感兴趣、愿意尝试的主要人群是愿意尝试新鲜事物的80后、90后,年纪更长的人群接受度会比较低。这些产品用什么样的营销方式打动这些目标人群,让我们拭目以待。

可以想象,如果Byond Meat和Impossible Foods在中国市场获得成功,那么短期内中国食品行业和资本也就会大量涌入。以中国企业的模仿能力,搞出类似产品从而进入价格竞争时代,也用不了太长的时间。

本文来自云无心的微信个人公众号,系今日头条签约稿件,媒体转载须经授权

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『我的英雄动物』(二) 雄英A班 https://songshuhui.net/archives/105246 https://songshuhui.net/archives/105246#comments Tue, 21 May 2019 22:08:59 +0000 https://songshuhui.net/?p=105246

本文来自微信号“濑尿虾的松鼠窝”(redqueen0831),未经允许,不得商业转载。

这个之前发在本人微博上的短文系列,一句话,就是用现实中的生物能力,去比拟《我的英雄学院》里的超能力。选了《我的英雄学院》,一是这个作品对超能力的规定比较清晰,又有多样性,二是因为这个作品虽然有种种不足,它的亮点还是足够闪光的(我永远喜欢绿谷出久)。

在这里做个汇总吧。

放电

持有人:上鸣电气。可以在体内储存电力然后全身释放,然而放出多少无法控制,有时会误伤队友……
对应物种:电鳗(Electrophorus electricus红后-我的英雄动物2-1

我们都知道,放电是很可怕的能力。但是,电鳗的攻击方式,跟你想象中可能不一样。电鳗不能像皮卡丘一样,一个十万伏特把别人电成烤肉。自然界不可能产生如此巨大的功率,也不可能允许如此奢侈的使用能量方式。电鳗能够用发电能力使出强大的攻击,是因为它是一把泰瑟枪(taser)。

我们先介绍电鳗攻击猎物的方式。遇到美味的鱼之后,电鳗会释放出每秒400次的电脉冲,攻击猎物连接脊髓和肌肉的神经。被电鳗电击神经的鱼,躯干的全部肌肉会同时收缩,导致全身僵硬。这样,鱼就会在几毫秒内“瘫痪”,动弹不得任电鳗宰割。这个原理跟泰瑟枪极其相似。

图片:Lindsay L Traeger et al. (2015) BMC Genomics 16(1): 243.

图片:Lindsay L Traeger et al. (2015) BMC Genomics 16(1): 243.

电鳗还有另一种搜索猎物的电击方式。电鳗快速释放两次电脉冲,间隔不到百分之一秒,被击中的鱼身体会抽搐,搅动周围的水,水波会被电鳗皮肤上的感觉毛接收到。这样,即使鱼躲在黑暗的水底,也无法逃过电鳗的追击。

最后,电鳗还有一种对付捕食者的电击方式,迎敌而上,用身体贴紧对方,零距离放电重击。如果电鳗远距离放电,电力在途中会大量消减掉(还是那句话,电鳗不是皮卡丘,它没有那么巨大的功率),贴身攻击才能发挥最大威力。在漫画里,电气也是被响香一Jio踹到了敌人身上,才顺利使出放电的能力。

红后-我的英雄动物2-3

顺便安利一位研究电鳗的专家,维尔范德比尔特大学(Vanderbilt University)的动物学家卡塔尼亚(Kenneth C. Catania),我这篇东西,基本都是依据关于他的新闻报告写成的。

黏胶

持有人:峰田实。头上的球体具有强大的粘性,摘下来扔向对方可以封住对方的动作,而且不会粘到自己。然而摘下太多的话头会出血,而且要等一天才能复原……
对应物种:贻贝(Mytilidae红后-我的英雄动物2-4

贻贝也就是我们熟悉的淡菜,也叫青口、海虹、东海夫人。为什么单把它拿出来做葡萄汁的象征呢?聂璜《海错图》提到过,贻贝的形状很像某种哺乳动物雌性的某部分身体组织,所以叫东海夫人。在张辰亮(博物君)的《海错图笔记》里,对此有比较详细的描写,最近一夜北风紧,我就不细讲了。

我们经常看到这些好吃的小东西站在礁石上,风吹浪打都不怕。这是因为贻贝会分泌叫“足丝”的细丝,贴在石头上,足丝表面有好几种粘液蛋白,叫贻贝粘蛋白(mussel adhesive protein),具有惊人的黏着力。这样,它就可以跟礁石牢牢固定在一起。

图片:Rainer Zenz

图片:Rainer Zenz

贻贝粘蛋白不但粘性强,还可以粘合各种材质,木头、铁、玻璃都不在话下,甚至能粘在特氟龙塑料(不粘锅表面的涂层就是它)上。而且它的耐久性非常好,既能防水,也能防盐水腐蚀(毕竟人家的家就是大海嘛)。葡萄汁曾黏住一大堆水面上的敌人,可见他的黏胶也有防水效果。

贻贝粘蛋白对人体几乎没有刺激,所以它在医学上有非常大的实用价值。比如,它可以涂在伤口上,形成一层保护膜,防水、抗菌又止血。再比如,在眼科手术里,贻贝粘蛋白可以粘合切开的角膜和结膜。再比如,贻贝粘蛋白可以涂在心血管支架上,既能保护支架,也能防止血管堵塞。

顺风耳

持有人:耳郎响香。可以将耳垂的插头插到别的东西里,听到微细的声音。
对应物种:荒漠金鼹(Eremitalpa granti红后-我的英雄动物2-7

荒漠金鼹是个很有趣的小动物。它生活在沙漠里,晚上出来觅食,有时在沙漠上奔跑,有时沙子里“划泳”。它的主食是昆虫,吃得最多的是白蚁,在沙漠里,大部分生物都聚集在长着草的小沙丘上,金鼹捕食的昆虫也不例外。所以金鼹要吃饭,必须得找到沙丘。

但是,它看不见——金鼹的眼睛埋在皮下,眼肌退化,没有视力。更惨的是,也没有手机可以搜索附近的店。那它要怎么找到吃饭的地方呢?

图片:Peter M Narins et al. (1997) Brain Research Bulletin 44(5):641-6

图片:Peter M Narins et al. (1997) Brain Research Bulletin 44(5):641-6

它几乎全靠耳朵来分辨哪里有食物。风吹动沙丘上的草,会产生振动,释放到沙子里,成为低频的振动波。金鼹对于这种低频波极其敏感,在沙漠表面赶路的时候,它时不时会把脑袋钻进沙里,倾听振动,来确定前进方向。它可以在25米外确定沙丘的位置。

金鼹的锤骨(mallei)——耳朵里的三块“听小骨”之一——非常大,重达45毫克,相比之下,人的锤骨只有27.5毫克(而且金鼹整个身子只有20克重!)。这样特大的锤骨,不适合感知高频振动(比如我们人能听到的声音),却极适合感知低频振动。

沙漠里的微弱振动,会传递到金鼹的头骨,然后传递到三块听小骨,最终传导到内耳。这样,金鼹就能像我们听见空气中的声音一样,听见沙地里的振动。

图片:Matthew J Mason et al. (2007) Journal of Comparative Physiology 192(12):1349-57

图片:Matthew J Mason et al. (2007) Journal of Comparative Physiology 192(12):1349-57

青蛙

持有人:蛙吹梅雨。简单来说,就是一只人形青蛙。青蛙能做的,她都做得来。
对应物种:无尾目(Anura)(还能是啥呢)
红后-我的英雄动物2-10

虽然看上去呆萌,小梅雨其实很聪明,在战斗中总是能通过理性思考,得出最有利的对策。可以说她是一个富有人生智慧的年轻人。

青蛙妹子这个角色设计得很精彩,因为作者把“动物本身的能力”发挥得非常好,舌头、弹跳、可以翻出来的胃、皮肤粘液(如果是箭毒蛙就叼炸天了),都是青蛙本身具有的能力。你看看隔壁火影片场,猪鹿蝶哪个像猪,哪个像鹿,哪个像蝶了?

青蛙妹子还会变色,一些青蛙,比如灰树蛙(Hyla versicolor),确实能变色,只是技巧不如变色龙和头足纲这样的变色行家。不过,有一项青蛙的能力,小梅雨是没有的,她不会鸣叫,也许是因为她是女性,鸣叫是雄青蛙求偶才用的。

图片:pixabay

图片:pixabay

青蛙(还有其他无尾目)弹射舌头的机制有多种,其中最常用的一种是“惯性伸长弹射”(Inertial Elongation Catapult),在无尾目里,这种机制至少独立进化了七次。

首先,青蛙通过舌头里的伸肌(protrator muscle)收缩,把舌头缩短,将舌头向上向前举起。然后,青蛙快速压低下巴,这样舌头会在惯性作用下,猛力地向下弹出。海蟾蜍(Bufo marinus)舌头弹出的极限速度是2.9米每秒,加速度达到31.6g。青蛙的舌头不仅速度快,还特别柔软,可以伸长到原长度的两倍。

图片:Alexis C. Noel et al. (2018) Journal of Experimental Biology 221: jeb176289

图片:Alexis C. Noel et al. (2018) Journal of Experimental Biology 221: jeb176289

小梅雨用自己的胃藏东西。其实这个能力人类多少也有一点,比如用来藏匿违禁品……有些无尾目能把自己的整个胃,像翻一只袜子那样翻出来,这样吃错了东西还可以吐出来保命。不过,把胃翻出来还不是最奇怪的,有两种无尾目,它们会用胃来做一件更奇妙的事。

胃育溪蟾(Rheobatrachus silusR.vitellinus)产下卵之后,就把卵吞到肚子里。这些卵会在胃里孵化,发育成蝌蚪。这个过程中,母亲胃不会分泌胃酸,完全就是一个孩子的“摇篮”。胃育溪蟾的卵很大,蛋黄非常多,可以给蝌蚪提供充足的营养,保证它们变成小蟾蜍。最后母亲会把四肢齐全的小蟾蜍吐出来。

图片:Anna Guerrero

图片:Anna Guerrero

胃育溪蟾现在都灭绝了,真可惜。两栖类容易感染外来的寄生物,对环境变化也很敏感,所以两栖类特别怕人类破坏环境。许多奇妙的蛙类物种,现在都灭绝了,或者处灭绝的边缘,让人痛心。

工具创造

持有人:八百万百。可以将身体的脂肪从分子层面上重构为其他任何工具,前提是知道工具的具体构造。
对应物种:新喀鸦(Corvus moneduloides

八百万的“个性”,大概是《小英雄》里最实用的一个,制造一切工具,而且材料是多余的脂肪,简直是居家旅行减肥必备良品。

最擅长制造工具的动物是人类,第二擅长制造工具的动物呢?是一种乌鸦。

这种乌鸦叫新喀鸦,这个名字来自它的原产地——新喀里多尼亚。如果新喀鸦发现树上有一个虫蛀的洞,它知道里面有美味的虫子,但是乌鸦嘴太短了够不到。怎么办呢?它会用树枝造一个钩子,伸进蛀洞,把树干里的虫子钩出来。

Gavin R Hunt et al. (2007) Biology letters 3(2):173-5

Gavin R Hunt et al. (2007) Biology letters 3(2):173-5

钩子的制作过程分三步:

首先,选择一根分叉的树枝,把其中一个枝条咬掉。

然后,把只剩下一个树枝的树杈咬断,树杈根部弯曲的地方就成了一个钩子的形状。

接下来,拔掉树枝上的叶子和碎木片。

这样钩子就做成了。

新喀鸦不光会做树枝钩子,还会用露兜树的叶子做钩子。露兜树叶上长着许多尖刺,从叶子边上撕下一条,就是一个天然的钩子。

新喀鸦十分珍惜自己的工具。如果它造出了一个合适的钩子,暂时又用不到,新喀鸦会把钩子插在虫蛀的洞里,或者抓在脚上,不让它掉到地下。顺便一提,另一种因使用工具而出名的动物——海獭,也会把工具珍藏起来。海獭会用石头来敲碎贝壳,吃里面的肉。如果找到一块好用的石头,海獭会把它夹在腋窝下面,随身携带。

科学家对新喀鸦的智慧非常感兴趣。为了研究新喀鸦的智力,他们在实验室里设计了许多难题,让这些鸟来解答。在解答问题的过程中,多才多艺的新喀鸦,经常给科学家们带来惊喜。

新喀鸦能用陌生的材料铁丝制造钩子,如果你给它四根短棍子,它能拼出一根长棍子来,把长棍子当成工具使用。

图片:Alex A S Weir et al. (2002) Science 297(5583):981

图片:Alex A S Weir et al. (2002) Science 297(5583):981

最有趣的是,它们还能掌握“乌鸦喝水”的技能。如果你给新喀鸦一个细长的筒,里面装着半杯水,水面上漂着新喀鸦喜欢吃的虫子。新喀鸦会把石头丢进筒里,让水面上涨,这样就能够到虫子了。总之,这些鸟真的非常聪明。

图片:www.nbcnews.com

图片:www.nbcnews.com

在漫画里,八百万也是一个博学多才的角色,学霸,知识量全班第一(咦,胜过绿谷吗?),还喜欢看百科全书。这也是跟她的“个性”相关的,她必须得知道工具内部的构造,才能制造出工具来。

黑影

持有人:常暗踏阴。身体里藏着可以实体化的黑影,而且黑影可以任意变形。
对应物种:黑鹭(Egretta ardesiaca)、蛸亚纲(Coleoidea
图片:Christophe Courteau

图片:Christophe Courteau

鄙人每次看到常暗,都想起鲁迅在《故事新编》里给顾颉刚起的外号“鸟头先生”。他的头确实是乌鸦的模样,并没有戴面具。现实中确实有一种鸟,能够运用黑影,只是不像常暗用得那么酷炫罢了。

黑鹭会把翅膀张开,围成一个圆顶,好像一把伞。这把“伞”在水面上遮出一片影子,喜欢阴凉的鱼,就会游到阴影下面。这样,黑鹭就能轻易地逮到猎物。不过说实话,黑鹭摆成“伞”造型的时候,样子有点蠢,中二的常暗可能不太喜欢。

图片:Christophe Courteau

图片:Christophe Courteau

另外一类会操纵“黑影”的动物,并不满足于太阳底下的阴影,它们要自己制造出“黑影”。它们就是蛸亚纲的头足纲动物,包括章鱼、鱿鱼和墨鱼。这些家伙的特征,除了“触手”,最著名的就是“腹黑”——肚子里有一个墨囊(ink sac),装满了富含黑色素的墨汁,作为御敌的“烟雾弹”使用。

除了墨囊,蛸亚纲动物体内还有一个漏斗器(funnel organ),会分泌粘液。我们熟悉的“烟雾弹”,其实是墨汁和粘液的混合物。制造混合“烟雾弹”的好处是,蛸亚纲动物可以调整墨汁和粘液的比例,制造出效果不同的“烟雾弹”来。比如,生活在海洋中层的鱿鱼,至少会制造三种比例不同的“烟雾弹”。

图片:Georgette Douwma

图片:Georgette Douwma

如果鱿鱼使用很多墨汁和一点点粘液,它喷出的黑色液体,在水里很容易就会散开,变成一大片“烟幕”。“烟幕”可以遮挡捕食者的视线。

如果鱿鱼在墨汁里加入比较多的粘液,它会喷出一小团“墨块”。“墨块”的扩散速度比较慢,可以分散捕食者的注意力,让捕食者误以为“墨块”是鱿鱼而去攻击它,鱿鱼的本体就可以趁机逃之夭夭了。

图片:Andy Murch

图片:Andy Murch

如果鱿鱼在墨汁里加入更多粘液,它会喷出细长的“烟柱”。有科学家认为,这些“烟柱”能模拟有毒的管水母(Siphonophore),吓退捕食者。

有些蛸亚纲动物的墨汁里,还含有让捕食者厌恶的成分,所以“烟雾弹”不仅具备视觉隐蔽效果,还有化学趋避效果。可以说是居家旅行必备良品了。

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癌细胞喜欢糖,所以不能吃水果?你被吓到了没有 https://songshuhui.net/archives/105324 https://songshuhui.net/archives/105324#comments Mon, 20 May 2019 22:11:34 +0000 https://songshuhui.net/?p=105324 饮食和癌症的关系总是备受关注。有自媒体文章宣称“有很多水果的糖分都非常高,在抗癌期间不要过量摄入”“懂得各种蔬菜水果的糖分含量,快步踏入康复之路”。在文章中,还宣称“让食物成为你的药物”“抗癌明星,你的名字叫食物”“向食物搬救兵,吃出免疫力”“用食物阻击癌症黑色心理”“射向癌症的六大超级营养子弹”“与癌‘食’战,让食物成为你的抗癌药物”……

该图片由silviarita在Pixabay上发布

该图片由silviarita在Pixabay上发布

这些说法很吸引人,与当年红遍全国的“养生大师”张悟本如出一辙。其实,这些说法跟当年张悟本马悦凌之流的套路完全一致,就是迎合公众“不吃药不打针”“把吃出来的病吃回去”的天真心理而进行忽悠。
文中的理论基础是“癌细胞喜欢糖”,也经常有媒体炒作“饿死癌细胞”的疗法。这种说法是否靠谱呢?水果与癌症,又是怎样的一种关系呢?

“癌细胞喜欢糖”≠“糖致癌”

“癌细胞喜欢糖”是德国科学家Otto Warburg在1920年代发现的肿瘤细胞和普通细胞的一个差异。肿瘤细胞把大量葡萄糖酵解转化成乳酸获得能量,而通常情况下普通细胞并不产生乳酸。这一现象后来被称为Warburg效应,当时Warburg认为它就是癌症产生的原因。后来的研究显示Warburg效应并非癌症产生的原因,而只是癌细胞的一个特征。

针对这种特征,人们自然会想到:如果切断身体内的葡萄糖供应,是不是就能够“饿死”癌细胞呢?

人体不是一个简单的化学反应器,而是一个有自动调节、自动适应能力的整体。当我们切断了饮食中的糖类,身体就会通过糖异生作用把甘油和一些氨基酸转化为葡萄糖。这些糖会为正常细胞所用,也会被肿瘤细胞所用。

因为“饿死癌细胞”这个说法通俗易懂,许多媒体热衷于报道“饿死癌细胞”的科学发现。比如2014年,清华大学颜宁教授等人发表的一项研究是关于一个蛋白的晶体结构以及其工作机制。它对于探索相关疾病的致病机理有重要的学术价值,但媒体报道时纷纷宣称“饿死癌细胞”,甚至宣称“清华团队找到饿死癌细胞良方”。颜宁教授后来在接受采访时说“我洋洋洒洒说了50分钟,完全与疾病无关;只在回答问题的时候,说了因为有氧代谢和无氧代谢的区别,是否可以在提供其他营养物质维持正常细胞代谢的同时,阻断葡萄糖运输特异,饿死癌细胞……‘饿死癌细胞’这5个字可能是记者朋友们唯一听懂的,就铺天盖地成了新闻了,吓得我都不太敢看新闻。”

这类的研究不少,其实跟利用癌细胞与糖的关系来治疗癌症都还有遥远的距离。迄今为止,媒体上宣称“饿死癌细胞”的“突破”,都是对学术研究结果的夸张和演绎。

糖与“糖类”,对健康的影响是不同的

当然,不管“断糖”是否真的有助于抗癌,少吃糖总是有利健康的。“减糖”,也的确是现代健康饮食的“三减”之一。

在那篇忽悠读者的课程营销文中,还列出了“常见水果的含糖量”。

食物的营养组成有一定的波动范围,不同来源的数据会有一定差异。这里不纠结于这种差异,需要指出的是:该文对“糖”的理解是错误的。文中所说的“水果含糖量”,其实是碳水化合物的含量。在中学课本中,把通常所说的碳水化合物称为“糖类”。“糖类”除了包括糖,还包括淀粉等“复杂碳水化合物”和膳食纤维。

膳食纤维不被消化吸收,可溶性膳食纤维能够被肠道菌发酵利用,从而可能对肠道健康有调节作用。淀粉经过消化吸收也被变成糖,但是它们跟蔗糖、果糖、葡萄糖等小分子糖是不一样的。健康饮食原则中所说的“减糖”,针对的是单糖和二糖等小分子糖,并不包括淀粉等“糖类”。而淀粉等复杂碳水化合物是人体主要的能量来源,普通人每天的需求量是300克,贡献的能量占到每天需求量的一半以上。

该文中列出的是碳水化合物而不是糖的量。比如香蕉,100克中约有23克碳水化合物,其中近3克是膳食纤维,除去“复杂碳水化合物”,真正的糖大约是12克。还有荔枝,虽然很甜,糖含量大致在10%左右,不过其中的果糖比例很高,而果糖比蔗糖要甜得多。

水果中的糖,甚至不计入需要控制的“游离糖”中

糖与健康关系的科学数据越累越多,“限糖有利健康”成了营养共识。世卫组织的指南是:成年人每天摄入的游离糖应该控制到50克以内,最好是不超过25克以获得额外的健康好处。

这个“游离糖”,指的是的添加到食物中的蔗糖、红糖、冰糖、糖浆、蜂蜜等等“添加糖”,以及果汁中的糖。这些糖以单糖或者二糖的形式存在,吸收快,对人体代谢的影响大,会增加“代谢综合征”的风险。而吃水果则没有被列入需要控制的“游离糖”之中。一方面,水果的消化吸收不像果汁那么快,对代谢的影响要小一些;另一方面,水果中有很多其他有益健康的成分,总体而言吃水果是有益健康的。

癌症与饮食的关系

癌症是遗传、生活方式、生活环境等因素共同影响导致的疾病。饮食是其中的一个因素——它的影响,是在流行病学的维度上增加或者降低“癌症发生率”或者说“癌症风险”,而不是“吃出癌症”或者“治疗癌症”。所谓的“食疗”“预防”,对于癌症来说只是一种美好的愿望。当这种愿望用于推销食物或者课程,就无异于忽悠了。

对于癌症与饮食的关系,美国癌症研究所明确指出:“少有例外,人类研究尚未明确显示任何特定的食物成分导致癌症或者保护人们抗癌。有时候流行病学调查对比癌症患者和非癌症患者的饮食,显示患者和非患者在某些特定的食物成分摄入量上存在差异。然而,这些结果只是说食物成分与癌症风险相关,而不是说这些成分导致或者改变了风险。比如,癌症患者和非患者可能在饮食之外的其他因素上存在差异,而可能是那些其他的差异导致了癌症的不同。”

而著名的医学网站WebMD的总结就更加直接明了:

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意思是,没有任何饮食能够治疗癌症,也没有任何饮食能够防止癌症复发。你“最好的尝试”(best bet)是“包括瘦肉蛋白、水果、蔬菜、全谷和低脂奶制品”的“均衡饮食”,以及“限制糖、咖啡因、盐和酒精”——水果是在“最好尝试”的均衡饮食中,并且没有提到要对高糖水果另眼相看。

本文来自云无心的微信个人公众号,编辑版首发于“全民较真”,未经许可不得进行商业转载

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为了保住房子,寄居蟹演化出了特别长的丁丁 https://songshuhui.net/archives/105310 https://songshuhui.net/archives/105310#comments Sun, 19 May 2019 22:11:33 +0000 https://songshuhui.net/?p=105310

本文来自果壳网,地址在这里,未经许可不得进行商业转载

自然界里有种动物,一生中要花费大量时间精力看房、换房、装修房屋……这种动物,就是寄居蟹。

房子是如此重要,以至于改变了演化的方向。一项新研究发现,有些寄居蟹演化出了特别长的丁丁,足不出户制造下一代,免得在恋爱时不小心被人夺走了宝贵的房子。

从左至右分别是保壳压力依次增大的西伯利斯陆寄居蟹、橙红陆寄居蟹、厄瓜多尔陆寄居蟹。图片来源:coenobitaspecies.com

从左至右分别是保壳压力依次增大的西伯利斯陆寄居蟹、橙红陆寄居蟹、厄瓜多尔陆寄居蟹。图片来源:coenobitaspecies.com

寄居蟹有近千种,绝大部分生活在海边和海水里,但还有那么十几种生活在海岸附近的陆地上。后者就是陆寄居蟹。对陆寄居蟹来说,寄居的房子非常重要,可以保护自己的柔软腹部,可以在天敌攻击时护住全身,可以防止身体过热、过冷或者脱水——对于陆寄居蟹来说,防脱水尤其重要,如果没有壳,在24小时内就可能干燥而死。

左边是未经修缮的螺壳,右边是经陆寄居蟹改造过、内部空间更宽敞的螺壳。这样的螺壳住起来舒适,但从内部抓住的着力点更少,因此更容易被夺走。图片来源:arstechnica.com

左边是未经修缮的螺壳,右边是经陆寄居蟹改造过、内部空间更宽敞的螺壳。这样的螺壳住起来舒适,但从内部抓住的着力点更少,因此更容易被夺走。图片来源:arstechnica.com

螺壳不能太小,太小会妨碍生长;也不能太大,太大堵不住螺口。为了找到合适的螺壳,寄居蟹会常常跑去海边翻找“闲置房屋”,在看上同类的好壳时,也不惜发起“夺壳之战”,比如敲对方的壳;把对方硬扯出来;还会趁着对方爬出来交配时,硬是把壳夺走。

有没有办法保住壳呢?一个思路是,交配时间缩短——相比容易找壳的海洋寄居蟹,陆寄居蟹的交配时间确实更短。另一个思路是,交配时别把身子探太多出来,只伸出重要部位就可以了。

达特茅斯大学的马克·莱德尔(Mark Laidre)猜想,房子越昂贵,陆寄居蟹就越愿意付出高昂代价来保住房子,也就越可能演化出“虽远必达”的丁丁。为了检验这个猜想,莱德尔测量了9种不同的陆寄居蟹的丁丁-身长比(penis-to-body ratio),发现确实如此,房子越是需要大量“装修”,陆寄居蟹的丁身比就越高。

一只雄性厄瓜多尔陆寄居蟹,红线处就是丁丁。图片来源:论文图1

一只雄性厄瓜多尔陆寄居蟹,红线处就是丁丁。图片来源:论文图1

比方说,西伯利斯陆寄居蟹( Coenobita clypeatus)几乎不改造壳,它的丁身比大概是30%。橙红陆寄居蟹(Coenobita perlatus)会稍微捣鼓下壳,丁身比大概是50%。厄瓜多尔陆寄居蟹(Coenobita compressus)对壳下的修缮功夫最多,丁身比也最高,达到60%——作为对照,人类的丁身比大概是7~8%左右。

用电子卡尺测量厄瓜多尔陆寄居蟹的丁丁。图片来源:论文补充材料图2

用电子卡尺测量厄瓜多尔陆寄居蟹的丁丁。图片来源:论文补充材料图2

还有一种椰子蟹,属于陆寄居蟹里的奇行种——只在年幼时需要螺壳保护腹部,成年后腹部也有了坚硬的甲壳,就抛弃了房子过着流浪生活。椰子蟹的丁身比只有不到20%。莱德尔认为,这说明丁丁变长,不是因为“修缮过的壳内部空间宽大、适宜生长”。在没有壳的限制后,丁丁反而变短了。没了“保壳压力”,也就没了投资长丁丁的动力。

爱吃水果,擅长爬树,可以长到8斤的椰子蟹。图片来源:arkive.org

爱吃水果,擅长爬树,可以长到8斤的椰子蟹。图片来源:arkive.org

从前对于丁丁演化,科学家们主要考虑异性选择导致丁丁改变。这个新研究第一次提出了“宝贵的私有财产也可能成为丁丁演化的选择压力”,可谓演化学家思路广,科研文章欢乐多。

研究里用的9种328只陆寄居蟹都是博物馆收藏的样本,没有陆寄居蟹在这项研究里受到伤害。陆寄居蟹现在仅存十来种,这十来种的日子都不太好过。它们常常被人类捡走或贩卖,然后因为饲养不得法而死去。现在陆寄居蟹依然很难人工繁殖,每一只“宠物”都很可能来自野外种群。它们很难找到合适的房子,因为人类把许多空螺壳带回去装饰自己的巢穴。有些陆寄居蟹不得不选择了人类制品,在玻璃瓶、铁罐头、塑料包装之类的地方栖身。如果你去海边,不要捡光贝壳,给寄居蟹留点吧。

参考资料

Laidre, M. E. (2019). Private parts for private property: evolution of penis size with more valuable, easily stolen shells. Royal Society Open Science, 6(1), 181760.

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