技术的起源:330 万年前的石器

来源: 《环球科学》2017年6月号

发布日期: 2017-06-03

本文探讨了技术的起源、语音合成技术、化学反应观察、狐狸驯化实验、精神分裂症遗传研究、人体微生物群、天体物理学中的恒星异常、人类特有特征的遗传基础、印度能源政策对全球气候的影响以及阿尔茨海默病的研究进展。

关于人类演化,一个广为接受的故事是,大约280万年前,最早的人属成员出现,随后我们的祖先开始学会制造石器,而制造石器的能力则让古人脑量增长,愈发聪明,石器制作技术也越来越纯熟……但在不久之前,科学家在肯尼亚找到了330万年前的石器——比人属的诞生还早50万年。在那样一个连人属都还未出现的远古时代,到底是谁发明了石器制造技术?

语音合成技术已经在生活中触手可及,但当前的合成语音还非常生硬,我们几乎一听就知道自己在跟没有生命的机器交流。法国科学家试图改变这一点,他们利用恰当的数字工具,可以创造或改变语音的特征,合成出以假乱真的语音。利用这种技术,我们可以随心所欲地创造或转换一个人的语音,让失声的人再度说话。

在最细微的尺度上,生命过程中的很多秘密仍然不为科学家所知。但利用加速器和激光,科学家可以在千万亿分之几秒的时间里,看清楚最复杂的生命化学反应,比如在光合作用过程中,关键蛋白是如何发生结构上的改变,如何捕捉光子,进而把二氧化碳转化为生物分子。

我们的祖先是怎样把狼变成狗的?为了寻找答案,俄罗斯科学家开展了一场跨越60年的实验,以快进的速度再现这个驯化过程。他们从狐狸中选出最温驯的个体,不断繁育,十几代后,就开始出现喜欢与人亲近,甚至能和人建立起情感纽带的驯化狐狸。这些狐狸不但性情和外貌与狗相似,在基因水平上也有了同样的变化。

一项历时数年的大规模遗传学研究表明,共有108个基因与精神分裂症相关,但这些基因中的每一个,都只会带来很小的患病风险。这推翻了研究人员早前认为的精神分裂症源于一个或几个基因突变的想法。一些研究人员甚至认为,与这些基因相比,生活习惯、情感创伤、性虐待等环境和社会因素,可能会带来更大的患病风险。

每个人体内都有超过1000种细菌和酵母,它们的总重量超过了1千克。这些寄宿在人体内的细菌有着多种功能——帮助消化、促进神经细胞发育等。如果离开它们,人体的基本生理功能都将受到影响。所以,“全功能体”的概念由此而生,因为科学家认为,一个生物与寄生在生物体上的所有微生物才算是一个真正的整体。

开普勒望远镜发现的一颗恒星让天文学家伤透了脑筋。这颗看似平常的恒星时而略微变暗,时而大幅变暗,现有的所有理论,甚至很多奇特的理论,都不能完美解释这颗恒星的亮度变化。排除所有可能后,科学家想到了美国物理学家戴森在多年前的一个预言:如果一个文明发展到较高程度,就有可能用特殊装置把恒星围起来,让恒星的所有能源为己所用。

使人类区别于黑猩猩、倭黑猩猩等近亲的一些重要特征,并不像我们所预料的那样,来自于人类祖先后来获得的基因,而是由于我们失去了某些关键的DNA片段。这些消失的DNA片段具有基因开关的作用,使得某些在动物发育中极为关键的基因在人体中“沉默”了。正因为如此,我们才有更大的大脑、可以直立行走,能与配偶建立非常亲密的关系。

作为世界上发展最快的主要经济体之一,印度的能源需求正在迅速攀升。莫迪政府在巴黎气候大会上承诺大力发展清洁能源,但在减少碳排放上仍然决心不足。在《巴黎协定》中,印度设定了极高的碳排放上限,同时无力进一步提高国内煤炭、石油价格。如果未来几年,印度的能源政策不作出重大改革,其他国家遏制全球变暖的努力将付诸东流。

在老龄化日趋明显的背景下,阿尔茨海默病发病率越来越高,然而我们却拿它没办法。解决这个对个人、社会、国家来说都很重要的问题,这是中国科学院院士裴钢的努力方向:他已在开展一项大规模研究,希望在不断加深对大脑健康和衰老奥秘的理解的同时,帮助老年人尽可能地远离阿尔茨海默病的困扰。

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