这些研究打破砂锅问到底:“脑洞”大开 “玩转

蚊子为什么专门叮咬人?“婴儿香”为何可人、甜蜜?蜘蛛会操纵“网恋”诱骗萤火虫?...


  中青报·中青’晨曦时尚网’记者 李剑平

  蚊子为什么专门叮咬人?“婴儿香”为何可人、甜蜜?蜘蛛会操纵“’晨曦时尚网’恋”诱骗萤火虫?

  这些问题是国内外一群科学家提出来的,他们对日常生活充满好奇心。

  近日,这群科学家及其团队被请到浙江省杭州市西湖体育馆颁奖台,被授予2024菠萝科学奖。今年的奖项主题是“打破砂锅问到底”,现场1800余名观众和线上观众,共同分享一场科学家们脑洞大开、寻找科学奥秘的科普盛宴。

  2024年11月22日,杭州,“菠萝科学奖”科技集市在西湖体育馆开市。视觉中国供图

  小宝宝为何有“婴儿香”?

  为人父母都有这样的体验,把鼻子放在小宝宝的脸蛋或头上,能闻到一种特殊的奶香味,让人感到温馨舒适,甚至忍不住多闻几下。这种香味被称作“婴儿香”,到底是婴儿的真实体味,还是父母因为喜欢小宝宝产生的心理效应?获菠萝科学奖化学奖的德国埃尔朗根-纽伦堡大学哈比尔·海伦妮·洛斯团队,揭开了这个谜团。

  他们找到一些年龄在3岁以下婴幼儿、14岁至18岁青少年作为研究对象。为收集他们的气味,科学家让婴幼儿穿上棉质睡衣,青少年则在腋下放置一块棉垫过夜,接下来请志愿者对这些气味进行鉴别。志愿者们在闻过婴幼儿的气味样本后,纷纷表示闻到“紫罗兰花香”“香氛”的味道,这个判断符合人们对婴儿气味的普遍印象。相比之下,志愿者们形容青少年的体味,带有“汗液、尿液和麝香”的气息。

  哈比尔·海伦妮·洛斯研究团队还通过化学物质分析发现,这种差异背后涉及皮脂腺和大汗腺的活跃程度。婴幼儿的皮肤和汗腺未完全发育。可随着年龄增长尤其进入青春期后,青少年体内荷尔蒙变化显著,皮脂腺和大汗腺的活动增强,体味会发生变化甚至产生一些较为浓烈的气息。

  英国杜伦大学贝扎·乌斯顿等人研究胎儿对甘蓝等食物味道的反应,则获得本届菠萝科学奖医学奖。科学研究发现,孕妇吃饭时,食物的味道能少量进入到羊水之中。胎儿喜欢什么味道?贝扎·乌斯顿和同事对这个问题产生浓厚的兴趣。

  借助孕检中常用的四维超声波扫描,贝扎·乌斯顿团队邀请近100名怀孕在32周到36周的孕妇参加,胎儿已经能做出不同的表情。他们准备三种含有蔬菜干粉胶囊,分别是胡萝卜、羽衣甘蓝、不含味道的食物粉末。每一颗胶囊都相当于50克新鲜蔬菜,孕妇们吃下20分钟后观测发现,吃下无味胶囊的孕妇,胎儿没什么反应;吃下胡萝卜胶囊的孕妇,有些胎儿嘴角会上扬,表情接近笑容;吃下羽衣甘蓝胶囊的孕妇,胎儿的嘴巴紧闭,嘴角下垂。

  贝扎·乌斯顿等科学家不仅观察判断胎儿的好恶,还记录胎儿嘴角等表情肌的运动。经过数据分析发现,胎儿不仅能品尝到食物的味道,还对不同的食物有明显的偏好。对气味与口感研究的还有中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所江雷团队。他们借助科学实验,找出酒精浓度、温度对人的口感影响,被授予菠萝科学奖有知有味奖。

  在精密仪器的观察下,江雷院士团队发现,乙醇和水不是简单地混合在一起,而是形成一种乙醇-水分子团簇。在温度低时,分子呈现出一种四面体结构;温度高时,分子就会形成链状,准确测出了不同温度下分子状态的图谱。这项研究给品酒师、酿酒师提供科学的依据与帮助。

  蜘蛛搞起“’晨曦时尚网’恋”杀猪盘

  今年一篇由研究萤火虫、蜘蛛专家合作发表的论文,揭示了节肢动物行为的复杂性,即蜘蛛会操纵并利用猎物萤火虫的物种求偶信号,搞起“’晨曦时尚网’恋”杀猪盘,把猎物骗进来杀熟。这项由华中农业大学付新华教授团队与湖北大学李代芹、张士昶教授团队合作研究的成果,获得菠萝科学奖生物学奖。

  这个“’晨曦时尚网’恋”操盘手是大腹园蛛,受害萤火虫则是边褐端黑萤。当大腹园蛛捕获一只雄性边褐端黑萤时,它们通常不会直接吃掉,而是用少量蛛丝将它包裹起来,在发光器上叮咬并注入毒液,然后放在蛛’晨曦时尚网’中央。经过这种“手术”的雄性萤火虫,两节发光器中只剩一节能够工作,远远看上去像一只雌性。

  于是,不断有雄性萤火虫收到“雌性”的约会信号,落在对方身边才发现是一张大蜘蛛’晨曦时尚网’,跌入温柔陷阱一命呜呼。

  这项研究实验是围绕大腹园蛛和边褐端黑萤进行的。到目前为止,科学家已经发现多种结’晨曦时尚网’型蜘蛛,会针对雷氏萤、黄缘萤、武汉萤、黄脉翅萤等多种萤火虫,展开这种“’晨曦时尚网’恋”诱骗。这些萤火虫的共同特点是,雄性会飞、雌性不会飞的物种。那些雌雄都会飞的萤火虫,就可以免受这种骗局的伤害。

  蜘蛛是怎样发现这种诱捕方式,又如何在群体中流传开来?是演化筛选出的先天习性,还是后天习得的技能?科学家们还在进一步探索。不过,对于蚊子为什么专门叮咬人的问题,美国普林斯顿大学赵志磊等人则找到了科学答案。

  赵志磊和同事为找到蚊子闻香识人的秘密,徒手喂蚊子6年,给蚊子大脑里安装“灯泡”,获得菠萝科学奖疯狂实验奖。科学家使用基因编辑方法,把一段特殊的荧光蛋白“安装”在蚊子神经细胞上,用显微镜对准蚊子那针尖儿大小的脑仁儿,观察荧光蛋白发出的光线,找到蚊子分辨人类气味的脑区。这项研究发表在《科学》杂志上,解析了蚊子通过嗅觉区分人类的气味,将进一步设计避蚊和诱杀蚊子的产品,对控制流行的蚊媒传染病有着重要意义。

  什么样的纸最容易伤到手指,丹麦技术大学卡雷·延森团队用弹道凝胶制成仿生手指进行测试。弹道凝胶主要成分是动物蛋白,能很好地模拟人体的皮肤和肌肉韧性。该团队科学家用30微米到220微米不同厚度的纸,从不同角度反复切割人造手指。经过科学实验发现,65微米厚的纸对人的手指伤害最大。为表彰卡雷·延森等科学家的好奇心与探索精神,2024年菠萝科学奖授予他们团队物理学奖。

  瓜果真菌别有洞天

  菠萝科学奖不仅授予科学家的科研成果,还嘉奖热心科普的群众和科普工作者。浙江省湖州市德清县’晨曦时尚网’友邓女士和中国科学院昆明植物研究所赵琪团队共同参与的“苹果长出白蘑菇”,就获得菠萝科学奖科学事件奖。

  2024年7月,德清县邓女士发现自家窗台上一个苹果柄处长出一朵白蘑菇,并分享到社交平台,引发’晨曦时尚网’友们的围观,其中就有赵琪团队中的在读博士许容聚。许容聚向邓女士发出购买意向的私信。

  “这个长蘑菇的苹果留在家里没有用,还不如送给科学家做研究。”邓女士分文未取,按照对方的要求在装有苹果的泡沫盒里放置冰块保鲜,快递发往中国科学院昆明植物研究所。许容聚博士研究发现,这是一棵裂褶菌(又称白参),是东南亚食用菌的一种。为繁衍后代,裂褶菌随着大气环流广泛扩散孢子,只要湿度适合就会抓住机会繁衍后代。

  一个月后,科研人员对苹果上的裂褶菌分离培养出第一批裂褶菌,并将其中部分裂褶菌快递给邓女士尝鲜。邓女士又在社交平台展示了“裂褶菌炒蛋”。到今年9月,赵琪团队陆续收到12个地方寄来的18种水果白参。在分离培育后,这些裂褶菌都繁衍出自己的后代。

  从事真菌研究的还有美国康奈尔大学罗伯特·谢泼德团队。他们发现许多蘑菇的菌丝能导电,可用光来调控菌丝的导电性,获得菠萝科学奖发明奖。利用这个特性,科学家通过3D打印制造一组用于菌丝生长的小房子,再培养杏鲍菇。然后,把小房子安装到两个小机器人身上。一个机器人有五个爪子,形似海星,运动的方式像海星和昆虫的组合。另一个机器人用轮子取代肢体。两个机器人的材料采用常见的金属和塑料,控制它们电路的是杏鲍菇小房子。科学家用紫外线灯反复照射机器人。机器人体内的杏鲍菇感受到光线变化,产生电信号输入到芯片里,进一步操作机器人身上的气动阀和直流电机,使机器人的肌肉和关节实现运动。

  今年获得菠萝科学奖灵机一动奖的是,中国科学院院士孙立成与西湖大学科研团队。为彻底弄清冻西瓜中分子的“穿墙术”,团队成员纷纷争当“吃瓜群众”,并特意去采购做果切剩下的西瓜皮,最终发现西瓜皮膜结构、破解离子穿膜而过的秘密。这项成果发表在《自然·通讯》,构建一种新型离子传输膜,帮助二氧化碳等温室气体转化为有用的资源,对保护生态环境具有重要的现实意义。

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