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科苑鲜果

2021-01-25

大科技·百科新说 2021年11期
关键词:古猿鱼鳞跟腱

人类何时学会奔跑?

直立行走和两腿奔跑,是我们区别于其他动物的重要特征。现有的一些证据表明,我们的祖先早在1000多万年前就已学会直立行走,但学会两腿奔跑则晚得多,一般认为要到200万至300万年前,真正的人属人种(首个人属人种是生活在大约200万至175万年前的能人)出现之后,才有可能。在这之前,他们虽然可以直立着走,但一遇危险,恐怕还是要俯下身去,四肢着地才能奔跑。

不过,最近有证据表明,人类“起跑”的时间可能没那么晚。在能人之前的南方古猿已具备两腿奔跑的能力。

人类在进化的历程中,每一项新获得的能力,都是在身体构造改进的生理基础上发展起来的。譬如,两腿奔跑的能力就与跟腱(连接小腿肌肉和脚跟的结缔组织)的进化密切相关。

现代人的跟腱很长,延伸到小腿的一半以上。当我们跑起来时,它会伸展,先储存起弹性能量,然后爆发性地释放出来。这有助于我们在跑步时减少35%的能量消耗。长长的跟腱对于两腿奔跑尤为重要。所以,当我们判断人类的祖先有无两腿奔跑的能力时,只需考察一下他们的跟腱即可。

很遗憾,跟腱很少能留下化石。但科学家通过研究人类和其他11种灵长类动物的跟骨形状后发现,跟骨后面的一部分大小,与跟腱的长度成比例。

然后,他们测量了南方古猿的跟骨,计算出这个物种的跟腱可能已经延伸到了小腿的一半以上,跟现代人已经不相上下。相比之下,不会两腿奔跑的黑猩猩的跟腱几乎伸不到脚踝。

这就说明,南方古猿已具备了与两腿奔跑相适应的肌肉骨骼特征。南方古猿生活于大约390万年前。这样人类学会奔跑的时间,至少可以追溯至390万年前。

双腿奔跑,是我们与猿类早期最重要的区别,说明“人猿相揖别”的时间更早,即人属人种的出现也要提前。并且两腿直立奔跑,对于人类的生活方式影响巨大,譬如,集体狩猎就离不开此项本领。人类学会奔跑的时间提前了,是否意味着他们的某些生活方式也提前变化了呢?这是需要进一步考察的。

下铁雨的系外行星

一颗类似木星的系外行星会下铁雨。这可能是我们所见过的宇宙中最极端的气候之一。

这颗名为WASP-76b的行星距离太阳系大约390光年。它是一颗类似木星的气态巨行星,但其轨道距离母恒星要比木星距离太阳近得多,其公转周期不到两个地球日。由于潮汐锁定,行星朝向恒星的一面总是固定不变,因此那一面总是白昼;另一面则总是黑夜。白昼的一面气温比黑夜的一面高1000℃,温度达到2400℃左右。

难以置信的是,天文学家从这颗行星处于白昼一侧的大气层中检测到了气态铁的信号;而且,气态铁似乎分布并不均匀,说明该行星的大气是在流动的。

由于行星大气从朝陽的一侧流入背阴的一侧时,温度急剧下降,科学家相信,当气态铁到达行星背阴一侧时,会凝结成云,并以铁雨的形式降到地面。

真实的“人造”皮肤

现在机器人的种类实在是太多了,有在工厂里面从事高强度重复工作的机械手臂,有在天上飞的可进行快递运输、视频拍摄、抢险救灾等各种活动的无人机,有在水下走动的打捞机器人,等等。但人类对于机器人的需求,可不仅仅是充当“帮工”,一些人需要机器人作为可以交流“情感伴侣”。

如何将人形机器人做到可以媲美真人的地步呢?答案是赋予它们像人一样的真实皮肤。

如今,各种人形机器人仿真皮肤的研发方案层出不穷,也取得了较好的成果。人类已经制造出了足够细腻、光滑且触感良好的皮肤,但仿真毕竟是仿真,想要给人以真皮的感觉的,还得是真实的皮肤!但皮肤都是长在人身上的,还能剥下来不成?这还难不倒科学家,真的皮肤,还真就给人造出来了!科学家们最近从人类皮肤细胞中开发出了一种纱线,这种纱线可以被编织成人类皮肤等多种纺织品!

皮肤,就是由皮肤细胞组成的。而由皮肤细胞制造出的纱线编织的皮肤,几乎可以说是真皮肤了。科学家们是怎么做到的呢?原理说起来很简单,科学家们运用特殊的培养方法,在人体外将皮肤细胞培养成片状材料,然后再将片材制成各种大小不一、形状各异的纱线。这些纱线就和普通纱线一样,可以制成各种各样的普通纺织品,例如帽子和衣服,当然也可以制成像真人的皮肤一样的“人造”皮肤。

可想而知,机器人披上由这种纺线编织的皮肤后,当它们的主人抚摸的时候,也许会错认为这是一个真人。这对于那些缺乏关爱的人来说,是多么宝贵的一种体验。此外,真实皮肤的制造还有另一个更加重要的价值,那就是受损人体的修复。

我们知道,当人体组织撕裂了以后,医生要进行修补并且将伤口缝合。这就遇到一个问题:将伤口缝合要用到纱线。而来自体外的材料制造的纱线有时会引起体内的免疫排斥,不利于伤口愈合。如果使用这种皮肤细胞制成的纺线,就不会引起免疫排斥,有利于患者的恢复。从这个角度上说,科学家们用皮肤细胞做成的纱线,就是医学界的一个创举。

鱼鳞制造柔性显示屏

某些可穿戴的电子产品要求显示屏能弯曲、折叠。塑料一直是这方面的首选材料。但塑料不环保,在大自然中,塑料需要几百年才能彻底降解。

有没有更好的替代品呢?有,鱼鳞!

当下,全球每年要加工7000多万吨鱼,其中鱼鳞占重3%。它们通常会被当作垃圾。最近,科学家发现了鱼鳞的一项新用途——制作柔性显示屏。

他们从鱼鳞中提取出明胶,跟发光材料的粉末均匀混和后,用其制造出一张极薄的膜。他们又将直径纳米量级的银丝线植入其中,作为电极。于是,一种柔韧的显示屏就被制造出来了。假如这种显示屏被丢弃在土壤中,24天后就可以被完全降解。

除容易降解外,这种显示屏还具有透明度高、表面光滑、成本低等优点。将这种显示屏溶解,还可以对里面的银丝进行回收。

除了鱼鳞,棉花中的纤维素和蚕丝中的丝蛋白,都有潜力替代塑料,可望被用于制作环保的柔性显示屏。

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