生活中的一些小事物,每天出現(xiàn)在我們面前,也許會讓你覺得它們平平常常,沒什么好好奇的。實則不然,在科學領(lǐng)域,一些生活中最常見的事物,也帶著一些令人難以解答的謎團。
在20世紀50年代,蘇聯(lián)科學家們發(fā)現(xiàn),當把透明膠帶從玻璃上撕下來時,能產(chǎn)生高能電子。然而,似乎沒有人相信蘇聯(lián)科學家的發(fā)現(xiàn),撕拉膠帶就能產(chǎn)生能量如此高的電子?這太瘋狂了。
然而,2008年,美國加州大學洛杉磯分校的一組科學家們證明確實有這個瘋狂的現(xiàn)象。這次他們將透明膠帶放置在一個真空器皿里,用一個機器以每秒3厘米的速度拉開膠帶,結(jié)果讓大家嚇了一跳,他們發(fā)現(xiàn)膠帶和膠帶卷軸之間釋放出了X射線,單個X射線脈沖的能量大約是15千電子伏,包含超過100萬個光子,持續(xù)十億分之一秒,這一劑量足以為科學家的一根手指拍攝骨頭圖像!當科學家們意識到只有在真空環(huán)境里,膠帶才會有輻射,心情才平復(fù)下來。自此后,許多科學家都成功復(fù)制過這個實驗,所以這是一種真實存在的現(xiàn)象,但它是如何發(fā)生的呢?
我們知道,當一些固體受到機械研磨、振動時,會出現(xiàn)閃光,這種現(xiàn)象叫作摩擦發(fā)光。比如,在冬天,你的頭發(fā)會特別干燥,用梳子梳頭發(fā),會聽到噼里啪啦的聲音,在黑暗處還能看到閃現(xiàn)的光。這是由于在摩擦過程中,一個物體會帶正電荷,另外一個帶負電荷,相互接觸時,正負電子被中和,以光的形式釋放能量。同樣地,撕拉膠帶也會導(dǎo)致膠帶卷軸表面電荷積累,一旦電荷變得足夠大,就會有一束電子進發(fā)出來,高速撞擊膠帶的粘著面,當撞擊發(fā)生時,電子速度驟然放緩,并釋放X射線。
然而,在所有的電子放電過程中,僅有萬分之一會產(chǎn)生X射線。X射線的能量與膠帶被撕開時表面的電荷量直接相關(guān),但問題是,小小的一卷膠帶怎么能產(chǎn)生這么大的電荷量呢?
雖然還有許多疑問,但科學家們相信假如在改造過的膠帶中加入重氫離子,當離子被加速撞擊時,就會產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。而一些醫(yī)療機構(gòu)正在打算利用這個新發(fā)現(xiàn),制造造價低廉的x射線儀器,利用x射線來摧毀腫瘤。
男孩從母親那兒得到一條X染色體,從父親那里得到一條Y染色體。女孩的兩條X染色體分別來自父親和母親。也許還會有其他的X和Y染色體的組合,比如有些人會患上XYY綜合征,有兩條Y染色體,一條X染色體,但是目前XY染色體和XX染色體的組合是最常見的。
女性體內(nèi)的每一個細胞都有兩條x染色體的副本。但從1949年開始,科學家們發(fā)現(xiàn)在女性身體內(nèi),其中一條X染色體總是不活躍,這條X染色體上的遺傳信息都被忽略了,在細胞及細胞后代的整個生命周期中,這條X染色體將一直失去活性,沒法產(chǎn)生蛋白質(zhì)。
假設(shè)在一個女孩的細胞中,來自其母親的X染色體并不活躍,而她父親的X染色體是活躍的,我們可以將這個細胞稱之為“父親細胞”,而反之則是“母親細胞”。
其中一條X染色體失去活性,可以讓雌性哺乳動物不會因為擁有兩條X染色體而產(chǎn)生兩倍的基因產(chǎn)物,但一個細胞是如何決定它是成為一個父親細胞,還是一個母親細胞的呢?
一條染色體上有1000多個基因,讓這些基因不被“表達”是一個非常艱巨的任務(wù)。研究者還發(fā)現(xiàn)細胞在選擇X染色體的方式上,有著驚人的多樣性。比如,對小鼠的研究發(fā)現(xiàn),在一些小鼠大腦左側(cè)的細胞里,雄性X染色體大部分失去活性,而右側(cè)大腦細胞里則是雌性X染色體失去活性。
由于每條X染色體攜帶相同基因的不同變體,所以父親細胞主導(dǎo)的身體組織可能會與母親細胞主導(dǎo)的身體組織不同,這也許可以解釋為什么我們的左右手、左右眼會有細微的差別。
科學家們曾經(jīng)認為細胞對于X染色體的選擇是隨機的,但越來越多的研究顯示并不是這樣。
到底是什么使得細胞成為父親細胞,還是母親細胞呢?這對于人類進化又有什么好處呢?這仍然是一個謎。
當一個人緊張、憤怒、害羞時,往往會臉紅,臉之所以變紅是由于血管舒張,但科學家們一直沒有找到是什么導(dǎo)致了人臉部血管舒張。
1982年,研究者發(fā)現(xiàn),面部靜脈含有兩種腎上腺素能受體:腎上腺素能a受體和β受體。相較而言,a受體對去甲腎上腺素更敏感,而β受體對腎上腺素更敏感。一些人猜測也許是這些腎上腺素受體被觸發(fā)后,讓人面部血液流動、氧氣輸送加快,最終致人臉紅。
為了找出答案,20世紀90年代,澳大利亞莫多克大學的心理學教授做了一些實驗。在實驗中,一些志愿者服用藥物來抑制a受體,而另一些人則服用藥物來抑制β受體。然后,研究人員讓他們做一些通常會引起人臉紅的事情,比如心算、大聲唱歌、做適度的運動等等,并測量他們的反應(yīng)。
研究結(jié)果表明,當a受體被抑制后,并沒有影響人的臉紅反應(yīng),而β受體被抑制后,志愿者臉紅次數(shù)雖然減少了,但面部血流量依舊會增加,仍然有臉紅反應(yīng)。這個實驗說明肯定還有其他的因素,在引發(fā)人面部靜脈的血管舒張。
在中國,花生可炸可炒可生吃,做法多樣,成就了許多美食。然而,在其他國家,當一個對花生過敏的孩子誤食花生時,會出現(xiàn)嚴重的過敏反應(yīng):瘙癢、舌頭和咽喉腫脹、昏厥、惡心嘔吐等等,如果不及時治療,可能會導(dǎo)致死亡。
花生過敏反應(yīng)是西方國家食物過敏反應(yīng)致死案例最常見原因。而更奇怪的是,近年來這些國家花生過敏兒童數(shù)量急速增長。研究發(fā)現(xiàn),美國對花生過敏的兒童從1997年的0.4%上升到2008年的1.4%。在英國、加拿大和澳大利亞也出現(xiàn)了類似的情況。相比之下,花生過敏現(xiàn)象在發(fā)展中國家并不常見。
為了遏制花生過敏人群的激增,專家們曾建議孕婦和哺乳期婦女避免食用花生,確保在寶寶消化系統(tǒng)沒有充分發(fā)育前,不要接觸到花生蛋白,將這一過敏反應(yīng)扼殺在搖籃里。然而,這樣的建議絲毫沒有作用。
那么,為什么會這樣呢?
現(xiàn)在最常見的一種解釋是衛(wèi)生假說。這種假說認為一些現(xiàn)代兒童在非常干凈的環(huán)境中長大,缺少接觸細菌、真菌、花粉、病毒等過敏源,抑制了免疫系統(tǒng)的正常發(fā)展。
另一種可能性是,花生作為食品,在發(fā)達國家有不同的加工方式。與發(fā)展中國家的煎炸相比,許多發(fā)達國家花生是被烘烤后再食用,這可能會使它們更容易變成過敏源。也有人提出也許恰恰是因為妊娠女性避免了食用花生,使得孩子們接觸過敏源過晚,沒能產(chǎn)生對花生蛋白的免疫耐受。
現(xiàn)在人們提出了很多的解釋,但沒有找到根本性的原因,所以目前為止,沒有什么辦法能徹底治愈花生過敏。這也使得許多發(fā)達國家的學校不得不將花生從學校食堂里請出去,許多航空公司的餐飲都不再提供花生,以免乘客在高空發(fā)生危及生命的過敏反應(yīng);袋裝食品的標簽里往往會主動聲明該食品的生產(chǎn)設(shè)備是否也曾用于處理堅果類食品,因為大多數(shù)花生過敏癥患者同時也對一種或多種堅果,如對核桃、杏仁等過敏。