互动科普

传染病

人造病毒争议

科学家在实验室中制造出了新的流感病毒。

撰文 詹宁·因泰兰迪（Jeneen Interlandi） 

翻译 揣少坤

这是一项罕见的研究，结果还未发表，就引起了人们的极度恐慌。不过，在流感季，与流感相关的研究都会成为热门话题。

长期以来，流行病学家一直在争论H5N1病毒（即禽流感病毒）发生大流行的可能性。一方面，该病毒在人类中的传播过于低效，自从1997年出现以来，它们引起的感染病例不足600个，这会让人觉得，这种病毒似乎并不那么可怕。而另一方面，当H5N1传播时，却又相当致命：感染人群的死亡率接近60%。数年研究表明，任何增强该病毒传播能力的基因变异，同时也会削弱它们的致命性。然而在去年年底，威斯康星大学麦迪逊分校的河冈义裕（Yoshihiro Kawaoka）和荷兰伊拉斯姆斯大学医学中心的罗恩·富希耶（Ron Fouchier）准备投稿发表的一系列研究，却得出了截然不同的结果。

两位科学家分别发现了一些基因突变（富希耶发现了5种），这些突变能提高H5N1病毒在人群中的传播能力，却不会降低该病毒的致命性。

上述结果是否应该发表，引起了很多争议。批评者认为，如果上述研究方法或基因序列公之于众，就等于把一种“生物武器”拱手送给了潜在的恐怖分子。他们还担心，这些人造病毒可能从实验室泄漏。

支持者则认为，自然产生这类突变病毒，引发全球大流行的危险，要远大于恐怖分子所带来的威胁。弄清楚哪些突变组合可以大幅提升H5N1在人群中的传播能力，将有助于流行病学家尽早找出对策。比如，他们可以在这些新病毒中试验已有疫苗的效果。

2011年12月中旬，美国国家科学生物安全咨询委员会（NSABB）对两篇论文进行了审核。同时，大多数专家都认为，应该用更好的方法来开展此类研究。

美国明尼苏达大学的传染病学家、NSABB成员迈克尔·T·奥斯特霍姆（Michael T. Osterholm）说：“70年来，物理学家也在从事各种敏感和机密的研究，在生命科学领域，我们也应该找到同样的方法，在不威胁公众安全的前提下，继续这些研究。”

技术

光谱仪预测地震

一种新型光谱仪可能改善地震监测技术，降低医学检测成本。

撰文 梅利莎·贾斯基尔（Melissa Gaskill） 

翻译 揣少坤

上世纪20年代，印度科学家、1930年诺贝尔物理学奖获得者拉曼（C.V.Raman）发现，用光束轰击物体，可以激发其中的分子，使光束以特定模式散射，而这种散射模式，就像指纹一样可以进行分析。如今，以拉曼命名的光谱仪得到了广泛应用，但它们都相对庞大且昂贵。美国得克萨斯大学奥斯丁分校的物理学家曼弗雷德·芬克（Manfred Fink）领导一个研究团队，正在研制一个更小巧、价格更低廉的模型，可能改善地震的监测技术，降低很多医学检测的成本。

芬克的设备约有手提箱大小，不能测量整个光谱，只能针对一个目标分子，测量其已知指纹光谱中的一条特定谱线。这种设备叫做非色散分析拉曼光谱仪（Analytic Non-Dispersive Raman Spectrometer），在它的内部，一个小型激光二极管会发射光束，在两面凸镜之间来回反射，放大光束强度。这种放大作用增强了设备的敏感度，可以测量含量在十亿分之一水平的杂质。

这种光谱仪的一种用途是，和地震仪配置在一起使用，可以提前45分钟预测地震的发生。地震仪的局限在于，很难分辨地震本身和其他原因（如施工）造成的震动，而光谱仪可以测量到地震过程中，释放到温泉或洋底裂缝的某些气体的比例，如果这些气体的比例异常，往往就意味着地震的到来。

其他科学家也在探讨这类设备在医学中的应用前景。美国路易斯韦尔大学的肠胃病学家施里施·巴弗（Shirish Barve）正在做一项实验，看该设备能否通过分析病人呼出的气体来检测肝病。芬克认为，该设备也可以用来检测新生儿是否有乳糖不耐受症（lactose intolerance）。

神经科学

《星际争霸2》助推认知科学

玩《星际争霸2》，几乎会涉及所有认知过程。

撰文 桑德拉·厄普森（Sandra Upson） 翻译 揣少坤

人类大脑有一个普遍存在的局限性，那就是我们同时处理多个任务的能力相当差劲。我们的大脑处理单个任务的本领高强，但当多个目标分散我们的注意力时，出错似乎就不可避免了。

不过仍有例外。过去几十年，国际象棋就像是认知科学研究中的“果蝇”——科学家想通过这种运动，弄清楚是哪些因素让象棋高手与众不同。现在，全球最火的电脑游戏之一《星际争霸2》（StarCraft 2）可能取代国际象棋的地位：这个游戏更加复杂，一开始可能会让研究人员感到头疼，但从中获得的答案会更有说服力。在这个实时战略游戏中，玩家像上帝一样操纵着一个编队，领导着它们发展、建设自己的部落，随时准备与邻近部落短兵相接。赢家往往是动作最迅速的那个，有时候一秒钟要完成六个动作。

研究人员最感兴趣的是每场游戏所产生的数据。当两个玩家对垒时，计算机会把他们在游戏中的所有行动都记录下来。这些记录可以反映出，一个玩家在游戏每个阶段的所思所想。加拿大西蒙弗雷泽大学的认知科学家马克·布莱尔（Mark Blair）说：“玩《星际争霸2》，几乎会涉及我能想到的所有认知过程，比如工作记忆、决策过程。游戏过程要求精准的运动技巧。所有认知过程都很重要，都要互相配合。”

如今，数千玩家参与了布莱尔的SkillCraft项目，他通过观察这些玩家，来研究高手与新手在注意力、多任务处理及学习能力等方面的差异。通过比较低水平玩家和高水平玩家的技巧和特点，研究人员可以弄清楚各种技能是怎样发展出来的。经过长期的研究，也许还可以找出最高效的训练方法。布莱尔认为，游戏和紧急事件管理系统有相似性。在一个压力极大的危机时刻，组织行动的负责人会发现有很多事情要尽快处理：火警、骚乱、饮用水污染等。在这种情况下，既要保持冷静，又要同时注意几个同样紧急的事件。这对大脑的要求和玩《星级争霸2》所面临的核心挑战很可能是类似的。

人类学

母亲提高后代繁殖率

常与母亲呆在一起的公猴更容易求偶成功。

撰文 琼·雷蒙德（Joan Raymond） 翻译 揣少坤

对人类来说，和母亲生活在一起的男人可能很难找到红粉佳人共度情人节。但对于绒毛蜘蛛猴（northern muriqui monkeys）来说，平时经常呆在妈妈身边的公猴，反而能在交配季节获得一些优势。

这一发现刊登在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。文章指出，在某些物种中，雌性可能进化出了一种能力，可以提高雄性后代的繁殖成功率。这篇文章的第一作者、美国威斯康星大学麦迪逊分校的人类学教授凯伦·斯特里耶（Karen Strier）介绍说，这篇论文是“祖母假说”的一种扩充——这个假说认为，雌性动物的生育期结束后，之所以还能存活那么久，是因为它们要花时间来帮助后代。

斯特里耶和同事在巴西大西洋森林（Atlantic Forest）的一个保护区内，观察了67只野猴，包括幼猴及其“母亲”和可能的“父亲”，并收集了这些猴子的遗传数据。他们发现，在13只成年公猴中，有6只和“母亲”一起相处的时间长于预期，而后代最多的，也是这6只公猴。

研究人员仍在调查其中的原因。斯特里耶说：“我们没有直接观察到母猴如何帮助‘儿子’寻找配偶，也许是因为和母亲离得近，这些公猴看到了雌性发情时的样子，从而更熟悉异性的行为。”斯特里耶教授还发现，这些公猴从不近亲交配，这在一定程度上也许受益于母猴的协调作用。由于“母亲”的影响，猴子间的交配不再像我们想象的那样随机了。

这些发现将有助于保护一些关键的濒危物种。斯特里耶说：“为增加这些动物的生育率，我们应该尽可能避免让雄性动物游离于家族之外。”

食品科学

美味纳米汤

把乳化液中的液滴缩小至纳米级，口感将异常柔滑。

撰文 W·怀特·吉布斯（W.Wayt Gibbs） 内森·米尔沃尔德（Nathan Myhrvold） 翻译 红猪

要获得柔滑的口感，最好的做法是在水中滴些油（反过来也行），这个过程叫乳化，得到的混合物就是乳化液（emulsion）。奶油、黄油和巧克力都是乳化液，肉汤、加醋油沙司（vinaigrette）和奶酪也是。但乳液一旦断层，结果就可能惨不忍睹：那是调味瓶最上面的一层脂肪，是只有油、没有醋的色拉酱，是一碟盖着油腻黏液的墨西哥玉米片。

制作乳化液需要克服某些强大的自然力。水和油相互排斥与电荷有关。从带电的情况来看，一个水分子是不平衡的，这样一来，水分子的原子就会产生一个极化电荷（polar charge）。然后和其他水分子排列在一起，形成一个个小团体——也就是水滴。相反，油分子是非极性的、疏水的。要让极性和非极性的液体亲密结合，那可得花上好大的力气。

要做到这一点，搅拌器往往无法胜任。人类的舌头能够分辨直径仅有7～10微米的微粒（包括液滴），而搅拌器最多将食物切割到10～12微米的大小。在我们的研究型厨房里，厨师在研究无蛋蛋黄酱（eggless mayonnaise）的配方时，用到了一台定转子均质机（rotor-stator homogenizer）。这台小型机器有一把小刀片（转子），能在一个带小槽的金属护套（定子）内，以每分钟2万转的速度旋转。巨大的剪切力将液滴切割成直径仅几微米的颗粒。

为了做出另一种要求更高的食物——符合犹太教规、不含乳制品的小牛“奶油”，我们动用了更大的家伙：一台超高压均质机。这台机器的尺寸相当于一个大水槽，它先将混合液体加压到25 000磅每平方英寸（172 368 932帕），然后将液体挤进一面金属壁，粉碎成直径不足1微米的液滴。这样做出的“奶油”美味异常。

在最细腻的乳化液中，液滴的直径只有几纳米。它们实在太小，以至于乳化液都几乎透明。激浪汽水（Mountain Dew）就是一种纳米乳化液。为了将提取自百里香（thyme）和月桂叶（bay leaf）的香精油加工成透明的纳米乳化液，进而做出冷冻鸡汤，我们的厨师就需要一件能够手持的工具，因为汤里的液体实在太少了。

我们想到了超声波均质机，它能将几百瓦的电力转换成高频声波，使液体形成微小气泡。这些气泡随即发生爆炸，将液滴撕碎。这道汤，可是喝得相当高调。

肥胖症

减肥口香糖或将问世

胖子们也许很快就有抵御饥饿感的新工具了。

撰文 费里斯·贾布尔（Ferris Jabr） 翻译 揣少坤

很多时候，减肥不只是为了穿上那件漂亮的泳衣或紧身牛仔裤。对肥胖人士来说，减肥往往意味着可以战胜一些严重疾病，重获健康。然而，调控食欲的大脑皮层不会因为你认识到应该减肥了，就自动中断饥饿感。美国锡拉丘兹大学（Syracuse University）的科学家正在研究一种独特的减肥方法：嚼口香糖来抑制食欲。

如今，市场上有许多抑制食欲的药品，但大多数都属于安非他命类（amphetamines），有增加心脏病和高血压风险的副作用。锡拉丘兹大学的化学家罗伯特·P·多伊尔（Robert P. Doyle）正在研究一种名为人类YY肽（human peptide YY，hPYY）的激素，当人们进食和运动时，肠道内壁的一些细胞会分泌这类激素。人们消耗的热量越多，肠道细胞就会分泌越多的hPYY，释放到血液中，最终到达下丘脑。从进化上来看，下丘脑是大脑最原始的一个区域，只有杏仁大小，负责调节人体的饥饿感、口渴感、体温及睡眠周期。

已有研究显示，向小白鼠、猴子和人注射YY肽可以抑制食欲。在一个实验中，注射YY肽两小时后，自愿者不论胖瘦，在自助午餐中摄入的热量，都要比平时少30%。

现在的问题是，这些由多个氨基酸连接而成的肽段很小，化学结构不稳定，在胃肠道中很容易被破坏，但同时，它们又有些大，在没有外力帮助的条件下，不容易进入血液。多伊尔提出了一个解决方案：通过化学反应，把YY肽和维生素B12连接起来，这样就可以让后者把前者带入血液。

由于近期研究表明，人的舌头上有YY肽的受体，咀嚼加入YY肽的口香糖，也许可以使人很快产生饱腹感。

如果这种药物最终能通过临床实验，成功上市，那么有些人也许会没有节制地使用这种药物，保持不自然的消瘦体型。多伊尔说：“我知道减肥市场很大，很多人都想减掉几斤赘肉，但我的目的是从医学的角度，帮助那些确实需要减肥来保持健康的人。”

太空

“好奇号”上的日晷故事

手绘日晷将协助“好奇号”校正相机色彩。

撰文 格伦登·米罗（Glendon Mellow） 翻译 红猪

对于数百万梦想在红色行星上发现点什么的人来说， “机遇号”和“勇气号” 火星车代表了乐观、希望甚至可爱的品质。

这样看来，最新一部火星车“好奇号”上载个日晷（根据太阳位置来测量时间的一种设备）、附上经典儿童文学里的那种致辞和插图，是多么合适。“好奇号”于2011年12月6日搭乘“大力神5号”火箭升空，目前正在飞往火星的途中，预计今年8月登陆。

这个日晷还将作为参考，帮助“好奇号”校正桅杆相机的色彩。有了它的帮助，相机就能捕捉火星的地貌了。拍下的图像将会分多次从火星传回地球，而且通过“好奇号”，学生们还可以了解，在一颗大气色彩与地球不同的行星表面，如何确定时间、日期、季节和海拔。“好奇号”将一直留在火星上，为将来的太空旅行者提供便利。

日晷上的信息和图画里，包含用16种文字写成的“火星”，包括古代的苏美尔文（Sumerian）和依奴提图特文（Inuktitut），它们写在日晷的边缘。

这项创意的幕后策划是艺术家乔恩·隆伯格（Jon Lomberg），他曾是卡尔·萨根的同事，也是萨根最喜欢的艺术家。隆伯格已有五件作品登上了火星，包括由他讲解、2007年搭乘“凤凰号”登陆舱的DVD《火星印象》（Visions of Mars），“好奇号”上的日晷就是第五件。

就像以前的那几辆火星车一样，或许有一天，“好奇号”也会成为传奇、载入故事书里。

语言学

英语中的非洲音

一种被认为是非洲特有的发音，在现代英语中可能起着重要作用。

撰文 安妮·派查（Anne Pycha） 

翻译 红猪

有些非洲人说话时会发出吸气音（click），说英语的人就不会——这是关于吸气音的一个传统观点。以前的研究认为，吸气音是祖鲁语、科萨语和其他几门非洲语言中常见的辅音，而在英语中，这种发音只用来纵马前进、模仿亲吻或者表示反对、惊讶之类的情绪。但最近的研究发现，吸气音在这门世界语言中的作用大大超出此前的预计。

研究证实，说英语的人也会因为一个目的使用吸气音，只是人们一直没有注意到：在思考或措辞时，把吸气音作为口头“标点”。不久前，英国伯明翰城市大学的梅利莎·赖特（Melissa Wright）分析了六组英语对话的大段录音，结果发现，说英语的人常用吸气音来表示一个话题的结束和一个新话题的开始。例如，“是啊，那场比赛真棒，”发出一个吸气音，然后接着说，“我给你打电话是想请你明天来吃晚饭。”

这种模式在英式和美式英语中均有体现，说明吸气音的意思相当于“喔”（ anyway）或“那么”（so）之类的词语。也就是说，吸气音为我们提供了一个语音工具，让我们可以组织对话，将自己的意图传达给听者。语言学家以前没有注意到这一点，他们的研究往往集中在孤立的词语和句子上。赖特之所以能发现这个新模式，是因为她将吸气音置于完整的对话中分析。由此可见，这种分析方法或许在揭示语言本质上具有重要作用。

上述结果发表在《国际语音学会志》（Journal of the International Phonetic Association）上，可能会动摇关于语言起源的现有理论。此前，有的研究者从语言学和遗传学出发，认为人类的祖先生活在非洲，说的是一种带吸气音的语言。他们分析了逐渐远离非洲的各种语言，认为在离非洲越远的地方，吸气音在当地语言中的作用就越小。这说明，吸气音是在人类自非洲向外迁徙、语言逐渐丰富的过程中所丢失的一件“古物”。但赖特的研究指出，即便对一门远离非洲的现代语言，吸气音也具有重要作用。

这项研究提出了一种可能：吸气音根本不是古代语言的遗迹，而是能帮助任何人类群体相互沟通的一件灵活工具。