盤點(diǎn)2022年那些奇特的科學(xué)研究

2022年嚴(yán)肅的科學(xué)界給大家?guī)?lái)了不少新奇、搞笑、甚至詭異的研究，科學(xué)家們不僅腦洞大開，更是努力將一些科幻小說(shuō)中的設(shè)定搬入現(xiàn)實(shí)。

編譯 | 小葉

動(dòng)物，總能超越人類想象

魚車沖沖沖！

如果魚兒會(huì)駕駛，它們喜歡開什么？2022年1月，以色列科學(xué)家給魚缸按上輪子，教會(huì)六條金魚在地上駕駛魚缸，魚兒終于登陸了！**[1]**它們毫不費(fèi)力地“駕駛”著專門適合魚類駕駛的魚動(dòng)車（Fish-Operated Vehicles，簡(jiǎn)稱FOV）順利抵達(dá)目的地，享用美食獎(jiǎng)勵(lì)。所以，你可能會(huì)問(wèn)，金魚怎么駕駛的呢？金魚在水缸中游動(dòng)，能夠目視到目標(biāo)，它會(huì)引導(dǎo)魚缸的移動(dòng)方向，向著目的地的方向移動(dòng)，F(xiàn)OV因此也往同一方向去。研究人員說(shuō)，在訓(xùn)練了幾天之后，金魚成為了優(yōu)秀的駕駛員，它們不僅能順利駕駛到目的地，還能避開障礙物和死胡同，也不會(huì)轉(zhuǎn)錯(cuò)彎。那為什么要教金魚駕駛呢？科學(xué)家希望理解動(dòng)物在陌生環(huán)境中的導(dǎo)航能力。

視頻1 金魚開車【請(qǐng)前往“返樸”公眾號(hào)觀看視頻】

“吃我一擊！”

2022年11月，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)澳洲“陰郁”章魚（Octopus tetricus）名副其實(shí)，它們一不開心就互相“投擲”撒氣**[2]**。澳大利亞和美國(guó)科學(xué)家在澳大利亞杰維斯灣（Jervis Bay）拍攝下一系列視頻，在視頻中，這種頭足類動(dòng)物會(huì)故意向另一只章魚投擲泥沙和貝殼。它們會(huì)先收集齊泥沙貝殼，擺出一個(gè)非常特別的姿勢(shì)，然后從被稱為“虹管”（siphon）的管狀結(jié)構(gòu)中一口氣噴出去。因此科學(xué)家相信它們的投擲實(shí)屬刻意行為。這是科學(xué)家第一次看到章魚相互扔?xùn)|西，并且它們更喜歡拋射淤泥。在長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的視頻中大約有10只章魚扔了102次，雌性和雄性都盡情參與。雌性投得更多，大約占三分之二，而且準(zhǔn)頭還不差，一只雌章魚在1小時(shí)內(nèi)扔了17次，其中9次擊中對(duì)手，包括8次打中了附近的另一雌性，1次打中了斗得最歡的雄性。而被“攻擊”者則會(huì)做出一些防御或躲避行為。

視頻2 章魚噴射【請(qǐng)前往“返樸”公眾號(hào)觀看視頻】

斷尾也不能耽誤找對(duì)象

這項(xiàng)研究雖然發(fā)表于2021年11月，但榮獲了2022年的搞笑諾貝爾生物獎(jiǎng)。這是一個(gè)關(guān)于死亡與愛的悲慘故事，主人公是南美毒蝎——無(wú)支蝎（Ananteris），若不幸落入天敵之口，它們會(huì)像壁虎一樣斷尾求生。撿回一條命的無(wú)支蝎也因此付出慘重代價(jià)——余生永久喪失排泄能力，因?yàn)楸簧釛壍慕M織中包含肛門、部分腸道等后端消化系統(tǒng)。這只可憐的蝎子會(huì)經(jīng)歷數(shù)月便秘，最終相當(dāng)痛苦地死去。來(lái)自巴西的科學(xué)家很關(guān)心在生命最后的那點(diǎn)時(shí)光中，斷尾和便秘對(duì)蝎子的跑動(dòng)以及交配是否有影響**[3]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論雌雄短期內(nèi)，斷尾對(duì)跑動(dòng)沒(méi)有影響，而長(zhǎng)期來(lái)看只有雄蝎的跑動(dòng)速度變慢了。不過(guò)，長(zhǎng)期便秘并不影響跑速。至于找對(duì)象，情況并不樂(lè)觀：雄蝎斷尾時(shí)間一長(zhǎng)，跑得慢了，對(duì)象確實(shí)“難追”；其次，身體欠佳的雄蝎在求偶時(shí)的表現(xiàn)也不好；最后，盡管斷尾雄蝎仍有繁殖能力，但研究人員推測(cè)，積聚在體內(nèi)的糞便可能導(dǎo)致精囊變形，致使功能受損[4]**?？偠灾?，斷尾之后越往后拖，雄蝎越難留下后代，找對(duì)象，還得趁早。

2022搞笑諾貝爾生物學(xué)獎(jiǎng)得主演示斷尾求生。

鸚鵡vs人類：垃圾爭(zhēng)奪戰(zhàn)

上世紀(jì)30年代，為了食物和淡水資源，澳洲軍隊(duì)曾舉起武器（兩挺機(jī)槍和1萬(wàn)發(fā)子彈）和他們的國(guó)鳥鴯鹋（emu）結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)打過(guò)一戰(zhàn)，結(jié)果人類耗盡彈藥也只不過(guò)打死了幾只，以全軍撤退告終?，F(xiàn)在，又有一支新的種族加入對(duì)抗人類的陣營(yíng)：葵花鳳頭鸚鵡（Sulphur-crested Cockatoo）。而這次爭(zhēng)奪的目標(biāo)竟然是城市垃圾，沒(méi)錯(cuò)，就是垃圾！人類丟棄垃圾，而鳥類大快朵頤。2022年9月，澳洲和歐洲科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人們和鳥類目標(biāo)不同卻統(tǒng)一的行為：打開垃圾桶蓋扔垃圾vs吃垃圾**[5]**。聰明的鸚鵡用喙撬起垃圾箱蓋，將蓋子翻過(guò)去，彼此間還相互傳授這一翻蓋技巧。與此同時(shí)，為了保護(hù)垃圾不再被翻出來(lái)，澳洲人使用重石頭、水瓶、繩索和棍棒以驅(qū)趕鸚鵡，但狡猾的對(duì)手總能及時(shí)調(diào)整對(duì)策，一來(lái)一回打得不亦樂(lè)乎。其實(shí)，該研究的目的在于了解不得不與人類共存的動(dòng)物會(huì)如何改變自己行為，并傳授給其他同伴，它們所建立并傳播的復(fù)雜文化（人類眼中的“戰(zhàn)爭(zhēng)”）有助于其適應(yīng)不斷變化的人類社會(huì)。

人類，總要超越極限

最古老的截肢手術(shù)

想象一下，如果不打麻藥就進(jìn)行大腿截肢手術(shù)會(huì)是什么樣；再想象一下，能用的手術(shù)工具只有石塊和木頭，結(jié)合這兩大恐怖場(chǎng)景，你可能會(huì)理解3.1萬(wàn)年前印度尼西亞婆羅洲島上一名年輕狩獵采集者的遭遇了——這是我們目前已知的最古老的外科手術(shù)。2022年9月《自然》發(fā)表的論文對(duì)此做了詳細(xì)描述**[6]**。澳大利亞和印度尼西亞科學(xué)家在一座石灰?guī)r洞穴中挖掘出一具古代遺骸，死亡時(shí)間距今約3.1萬(wàn)年（舊石器時(shí)代晚期）。這具遺骸有兩個(gè)最顯著特征：左小腿缺失了約三分之一，但脛骨與腓骨截面整齊，說(shuō)明是精心切割的結(jié)果；而且截面還顯示出愈合后的骨痂，說(shuō)明切割處經(jīng)過(guò)清洗以避免感染?？茖W(xué)家由此推斷，此人身前可能經(jīng)歷過(guò)一場(chǎng)腿部截肢手術(shù)，而實(shí)施手術(shù)的醫(yī)生應(yīng)該掌握了腿部解剖結(jié)構(gòu)、肌肉以及血管系統(tǒng)的詳細(xì)知識(shí)與手術(shù)技巧，并且懂得術(shù)后護(hù)理，防止患者大出血而死。

左脛腓骨截面顯示出愈合后的骨痂，科學(xué)家認(rèn)為這是經(jīng)過(guò)復(fù)雜手術(shù)后的結(jié)果。丨圖片來(lái)源：Nature

“快樂(lè)”過(guò)敏癥

過(guò)敏困擾著很多人，人們會(huì)因各種奇奇怪怪的東西過(guò)敏，但下次花粉季讓你痛不欲生時(shí)，可以想想還有比你更倒霉的家伙：有人會(huì)對(duì)自己的性高潮過(guò)敏。2022年10月報(bào)告的一份病例中**[7]**，一位平日健康的27歲美國(guó)男子在泌尿科就診時(shí)說(shuō)自己每次魚水之歡或自行解決之后都會(huì)出現(xiàn)類似流感的癥狀，包括咳嗽、打噴嚏、淋巴結(jié)腫大以及前臂發(fā)癢出皮疹。這個(gè)可憐蟲從18歲起就出現(xiàn)了這樣的反應(yīng)，當(dāng)時(shí)他患上了附睪炎，睪丸內(nèi)輸精管腫脹疼痛，因此也盡量避免發(fā)生親密關(guān)系。醫(yī)生診斷出他患上了性高潮后疾病綜合征（POIS），屬于不到60份記錄在案的病例之一。在考慮了可能的治療方法之后，具體包括給他注射自己經(jīng)稀釋的精液，醫(yī)生選定了非常簡(jiǎn)單的抗組胺療法，患者服用了過(guò)敏者常用的非索非那定。治療奏效了，該男子后來(lái)報(bào)告說(shuō)自己的過(guò)敏癥狀減輕了90%，也能追求正常的性生活了。

一場(chǎng)成功又失敗的移植手術(shù)

異種移植，指將活細(xì)胞、組織或器官?gòu)囊粋€(gè)物種移植入另一物種。該過(guò)程兇險(xiǎn)萬(wàn)分且極具挑戰(zhàn)，成功的最大障礙便是免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的排異反應(yīng)。2022年1月美國(guó)馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的專家對(duì)外宣布成功為57歲的大衛(wèi)·本內(nèi)特（David Bennett）實(shí)施經(jīng)過(guò)基因編輯的豬心臟移植手術(shù)。本內(nèi)特患有心力衰竭，已進(jìn)入終末期，時(shí)日不多的他面臨兩個(gè)選擇：要么死，要么移植，他選擇了后者。研究團(tuán)隊(duì)首先敲除了豬心內(nèi)可能引發(fā)免疫排斥的4個(gè)基因，然后插入了來(lái)自人類的6個(gè)基因以進(jìn)一步降低排斥風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)8個(gè)多小時(shí)的手術(shù)，這只來(lái)自1歲小豬的基因編輯心臟在本內(nèi)特心里安了家，術(shù)后的一段時(shí)間內(nèi)，本內(nèi)特表現(xiàn)良好，甚至還有精力看比賽。手術(shù)成功的消息一天之內(nèi)火爆全球，各國(guó)媒體爭(zhēng)相報(bào)道，大家都認(rèn)為這是人類醫(yī)學(xué)史上值得記下的精彩一筆。然而好景不長(zhǎng)，本內(nèi)特“續(xù)命”兩個(gè)月后病情突然惡化，接受姑息治療沒(méi)多久就離開人世。7月團(tuán)隊(duì)在《新英格蘭醫(yī)學(xué)期刊》上發(fā)表論文**[8]，尸檢結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌細(xì)胞壞死、間質(zhì)水腫以及紅細(xì)胞外滲，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)典型排斥反應(yīng)應(yīng)有的微血管血栓，目前團(tuán)隊(duì)仍在深入調(diào)查中。盡管“異種移植成功手術(shù)”曇花一現(xiàn)，但醫(yī)學(xué)實(shí)踐從來(lái)不是一蹴而就，科學(xué)家堅(jiān)持不懈地探索，并相信終能克服異種移植帶來(lái)的挑戰(zhàn)，挽救更多人的生命。[9-10]**

當(dāng)科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

會(huì)玩游戲的腦細(xì)胞

“缸中之腦”是一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)，10月發(fā)表在《神經(jīng)元》（Neurons）上的論文則報(bào)告所培養(yǎng)的“盤中大腦”（DishBrain）成功學(xué)會(huì)打乒乓球。**[11]**來(lái)自澳大利亞、英國(guó)和加拿大的研究團(tuán)隊(duì)專攻合成生物智能（SBI）系統(tǒng)的研發(fā)，他們首先利用人類干細(xì)胞培養(yǎng)出腦神經(jīng)細(xì)胞，并且加入了一些來(lái)自小鼠胚胎的神經(jīng)元，將總共80萬(wàn)個(gè)腦細(xì)胞置于培養(yǎng)皿中的高密度多電極陣列上，并通過(guò)電信號(hào)刺激將腦細(xì)胞與虛擬電子游戲Pong連接起來(lái)。陣列分為上下兩半，上半部分陣列的神經(jīng)元通過(guò)電信號(hào)刺激感知乒乓球的位置，電信號(hào)頻率則告知乒乓球相對(duì)球拍的距離，而下半部分神經(jīng)元分成左右兩塊區(qū)域，通過(guò)放電控制屏幕上球拍的上下運(yùn)動(dòng)。隨后，研究人員設(shè)定了獎(jiǎng)懲機(jī)制：當(dāng)神經(jīng)元成功指揮球拍接到球時(shí)，電極會(huì)向大腦發(fā)送可預(yù)測(cè)的信號(hào)反饋?zhàn)鳛楠?jiǎng)勵(lì)；若錯(cuò)失了球，則發(fā)送不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)刺激作為懲罰。整個(gè)過(guò)程中神經(jīng)元的行為表現(xiàn)符合“自由能原理”（簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)即大腦更青睞可預(yù)測(cè)的未來(lái)，并努力避免“出其不意”），最終在短短5分鐘內(nèi)，這盤沒(méi)手沒(méi)腳的神經(jīng)元僅通過(guò)十來(lái)個(gè)回合就能在虛擬的電子世界中把乒乓球打得有模有樣，聽上去有點(diǎn)兒黑客帝國(guó)那味兒了，不過(guò)目前還不知道它們是否真心喜歡打乒乓球。

視頻3 合成腦細(xì)胞玩Pong【請(qǐng)前往“返樸”公眾號(hào)觀看視頻】

死蜘蛛機(jī)器人

害怕蜘蛛的朋友們可以跳過(guò)不看。

2022年7月，美國(guó)科學(xué)家借用狼蛛尸體造出一種可怕的“機(jī)器人”——毛骨悚然的“僵尸機(jī)器人”[12]。狼蛛擁有獨(dú)特的生物構(gòu)造，不同于人類通過(guò)肌肉來(lái)運(yùn)動(dòng)，狼蛛的身體明顯分為兩大部分，前部分稱為“頭胸部”（prosoma），蜘蛛可擠壓頭胸部將內(nèi)部體液注入特定關(guān)節(jié)，透過(guò)增壓來(lái)張開自己的大長(zhǎng)腿。所以，為了復(fù)活這只蜘蛛，團(tuán)隊(duì)用針和強(qiáng)力膠封住其頭胸部，將空氣取代體液注射入腿中，增壓可撐開蜘蛛腿，而減壓則讓腿部收縮。如此一來(lái)，蜘蛛變得像抓娃娃機(jī)里面的抓手一樣，成為可拾取物件的機(jī)械“抓手”。不過(guò)，嚇唬小孩兒不是開發(fā)出這種死靈機(jī)器人的唯一目的，科學(xué)家表示還有潛力用于電子制造，或者在野外成為抓捕昆蟲的巧妙陷阱。

視頻4 死蜘蛛機(jī)器人【請(qǐng)前往“返樸”公眾號(hào)觀看視頻】

鼠腦？人腦？

大半鼠腦、小半人腦的情況現(xiàn)實(shí)嗎？2022年10月，一篇發(fā)表在《自然》期刊上的研究表明，美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員將體外培養(yǎng)的人類皮層類器官（cortical organoids）成功移植到發(fā)育中的大鼠初級(jí)體感皮層文**[13]。移植之后這些類器官細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)，并與大鼠自身的神經(jīng)回路整合起來(lái)，最后大鼠大腦內(nèi)六分之一的神經(jīng)組成來(lái)自人類腦細(xì)胞。研究人員采用光遺傳學(xué)技術(shù)讓人腦細(xì)胞放電，以調(diào)節(jié)大鼠的獎(jiǎng)勵(lì)尋求行為。他們希望通過(guò)這種方法更詳細(xì)地探究與人類神經(jīng)疾病和精神疾病相關(guān)的大腦過(guò)程。但是，有科學(xué)家提出了一個(gè)關(guān)于物種界定的倫理問(wèn)題：長(zhǎng)了一部分人腦神經(jīng)元的大鼠還是大鼠嗎？從細(xì)胞層面上來(lái)說(shuō)，這些大鼠已經(jīng)不再是100%純粹的大鼠了。接下來(lái)又引出另一個(gè)問(wèn)題：既然如此，那么物種改變的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是什么？研究團(tuán)隊(duì)目前并不擔(dān)心倫理問(wèn)題，因?yàn)樗麄兺耆袷亓爽F(xiàn)有人類細(xì)胞向動(dòng)物移植的規(guī)定。[14]**（參見《人腦細(xì)胞植入鼠腦，能讓我們更好地理解大腦嗎？》）

人腦類器官（亮綠色）被移植到新生幼鼠的大腦中丨圖片來(lái)源：Nature

忽悠，接著忽悠

要裝就裝科學(xué)家

如果你是社交媒體上的“專家”，看似思想深邃，實(shí)則廢話文學(xué)，那么冒充科學(xué)家效果會(huì)更好。2022年2月發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，我們更相信科學(xué)家而不是“心靈導(dǎo)師”說(shuō)出的話。[15]研究人員使用在線的“新世紀(jì)廢話生成器”將流行語(yǔ)結(jié)合到一起，生成了一些聽上去很深刻的話語(yǔ)。隨后在24個(gè)國(guó)家展開測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果這些話出自科學(xué)家之口，而不是什么“心靈導(dǎo)師”，人們便更容易相信。研究人員將這種現(xiàn)象稱為“愛因斯坦效應(yīng)”（聰明人說(shuō)什么話都是對(duì)的）。從某種角度來(lái)說(shuō)，論文作者表示這一結(jié)果很鼓舞人心，因?yàn)檫@表示無(wú)論任何宗教、文化背景，我們更相信科學(xué)家而不是雞湯大師的話。

本文免費(fèi)圖標(biāo)來(lái)源：https://www.flaticon.com/

參考文獻(xiàn)

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0166432821005994?via%3Dihub

[2] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0276482

[3] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1749-4877.12604

[4] https://mp.weixin.qq.com/s/QxNVSWzHABXPjnNCJ5uHJw

[5] https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abe7808

[6] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05160-8

[7] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214442022002017

[8] https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2201422

[9] https://www.newscientist.com/article/2319108-man-who-received-pig-heart-transplant-has-died-after-pig-virus-found/

[10] https://www.umms.org/ummc/news/2022/transplant-of-genetically-modified-pig-heart-into-human-patient

[11] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627322008066

[12] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202201174

[13] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w

[14] https://www.technologyreview.com/2022/10/12/1061204/human-brain-cells-transplanted-baby-rats-brains

[15] https://www.nature.com/articles/s41562-021-01273-8

本文受科普中國(guó)·星空計(jì)劃項(xiàng)目扶持

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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