关于人类身体的二十个惊人事实

译者:弗里德里王 | 发布: | 发布时间:2013-02-2,星期六 | 阅读:1,366
原文: 20 amazing facts about the human body | Science | The Observer

所有科学领域内都有最令人激动的发现,人类身体在此有大量体现。

从DNA到我们体内的原子,人类身体就是科学奇迹。(图片:Davia Smith/Alamy)

【1】盲肠的逆袭

盲肠有一个坏名声。它通常被认为是在数百万年前丧失功能的身体器官。它能做的好像就是偶尔感染并引发盲肠炎。但是最近的研究表明,盲肠对有助于消化系统功能的细菌大有益处。消化系统利用盲肠从肠道紧张的活动中获得喘息之机,培育并保证肠道内菌群的充足。所以,向你的盲肠保持敬意吧。

【2】巨型分子
我们所面对的一切本质上都是由分子构成的。从简单的双原子(如氧分子)一直到复杂的器官组织,分子的大小各异。但是,自然界最大的分子就住在你的身体里。它就是1号染色体。一个正常的人体细胞在细胞核内包含了23对染色体,每一对都是独立的、很长的DNA分子。1号染色体是最大的,包括了约100亿个原子,里面塞进了大量在分子中被编码的信息。

【3】数数原子,一个两个三个……

如果不看看如下一组数字,你就不知道组成我们身体的原子究竟有多小。一个成人是由约7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (7千的9次方)原子组成的。

【4】终于失去了你,我的毛发

我们身体上毛发的数量和黑猩猩一样多,这似乎很难相信,我们的毛发没有什么用,它们太过细小而难以察觉,仅此而已。相当程度上,我们并不知道为何丧失了保护性的毛发。曾有观点认为,这是为了帮助早期人类可以更容易的出汗,或者让诸如虱子、蜱虫等寄生虫难以存活,或者是因为我们的祖先一部分是在水中生活的。

但是最引人注目的看法或许是,当早期人类从丛林来到草原的时候,他们需要更多的合作。当我们为了利用而饲养动物的时候,就像曾经为得到狗而饲养狼那样,动物变得更像它们婴儿时期的样子。在一项长达40年(始于20世纪50年代)的有趣实验中,一群俄罗斯狐狸被驯化饲养。在此期间,成年狐狸变得越来越像大的幼崽,它们花更多的时间玩耍,长出下垂的耳朵、松软的尾巴和带图案的皮毛。类似的,人类拥有与婴猿相同的特征——大脑袋、小嘴巴以及特别显著的,更细的体毛。

【5】鸡皮疙瘩的进化

鸡皮疙瘩是进化史上的前辈留给我们的。当每根毛发周围的微小肌肉紧绷时,就会起鸡皮疙瘩,使得毛发更加直立。如果表面覆盖着大量毛发,鸡皮疙瘩会让表皮变得稀松,以便更多的空气进入,使表皮变成更好的绝缘体。但是考虑到人类稀薄的体毛,这只会让我们的皮肤显得很奇怪。

同样的,当我们受惊吓或是体验一种情绪化的记忆时,就能获得到毛发直立的感受。许多哺乳动物在受到威胁时竖起皮毛,使自己看上去更大或更具危险性。人类曾经也有类似竖起毛发的防御手段,但是,这一效果再一次湮灭。我们仍然有毛发直立的感觉,但是在视觉上,这不会让我们变大。

【6】太空杀戮

如果科幻电影可信,那么当你在没穿太空服的情况下被推出航天飞船,可怕的事情就会发生。但这主要是虚构的。当你身体里的气体膨胀时,确实有一些不舒服,但是不会出现好莱坞电影中身体爆炸的桥段。尽管液体能够在真空中沸腾,但是你的循环系统会对血液保持压力,所以一切都还好。还有,尽管太空中非常寒冷,但你不会迅速丧失热量。如同热水瓶所显示的那样,真空是极好的绝缘体。

实际上,太空中置人于死地的就是缺乏空气。1965年,一名受测者的太空服在Nasa的真空仓内泄漏。受害者保持意识约14秒,他事后挺了过来。精确的生存极限不得而知,但可能是一到两分钟。

【7】原子坍缩

构成我们身体的原子几乎是中空的,尽管原子数量如此之多,但是如果没有这些中空的空间,我们就会萎缩成细小之物。原子内的绝大部分物质集中在原子核上,原子核之于原子就如同苍蝇之于教堂。如果失去了所有的原子中空,你的身体就可以塞进一个每边小于五百分之一厘米的立方体内。中子星的组成物质就完完全全经历过这种坍缩。每立方厘米的中子星物质重达一亿吨。一个完整的中子星比太阳还要重,但怀特岛【英国南部岛屿,面积381平方公里——译注】就能盛下它。

【8】磁铁盖地球

构成物质的原子从来不相互碰触。它们靠得越近,其组成部分上的电荷间斥力就越强。这就像把两块强力磁铁北极对北极的靠在一起。甚至是在物体看上去相互接触时,这也是适用的。当你坐在椅子上时,其实被没有接触它。由于原子间相互排斥,你以极其微小的距离漂浮在椅子上方。这种电磁力是大大强于重力的——大约要强十亿的四次方倍。拿着一块磁铁靠近冰箱然后松手,你就能体会到这种相对强度。来自微小磁铁的电磁力就可以盖过整个地球的引力。

【9】我们是星尘

我们体内的每一个原子都有亿万年的历史。氢,作为宇宙中最常见的元素和我们身体的重要成分,在137亿年前的宇宙大爆炸中既已产生。较重的原子,如碳和氧,在7亿年前到12亿年前形成了星球,并在星体爆炸时被轰击而跨越空间。其中一些爆炸是如此巨大,它们制造出比铁还要重的元素,这些元素无法再次构成星球。这就意味着,我们身体的成分相当古老,我们就是星尘。

【10】量子的身体

科学界最神秘的事情之一就是,和我们身体一样显然是固态和简单的物体是怎么由像原子以及原子构成物这些奇怪的量子颗粒构成的。如果你让别人把他们身体内的一个原子画出来,大部分人画的都会是一个类似微型太阳系的东西,原子核是太阳,而电子如行星一样嗖嗖的绕着它转。这确实是早期原子的模型,但是人们意识到,这样的原子会在瞬间坍缩。这是因为电子带有电荷,并且使得带电粒子加速,这是为保持电子在轨道上所必须的,而带电粒子就会以光的形式释放出能量,只留下电子螺旋钻入原子核。

实际上,电子被限定在特殊的轨道上,就好像在铁轨上运动。它们在这些轨道之间无法存在,则使得电子之间出现了“量子跃迁”。此外,作为量子颗粒,电子是作为概率集合出现的,而非在特定位置存在,所以一幅更好的图画是电子像一套模糊的外壳包围着原子核。

【11】真血如红

当看到血从手指上的伤口渗出的时候,你可能会认为因为有铁元素,所以它是红色的,就像铁锈是红色的那样。但是铁的存在是一个巧合。红色的出现,是因为在血红蛋白里,铁元素被束缚在一系列被称为卟啉的原子内部,而这种结构形状生成了红色。你的血红蛋白有多红,仅仅取决于它是否带氧。如果有氧的存在,它就会改变卟啉的形状,给红色的血细胞带来更加生动的暗影。

【12】来点病毒吧!

令人惊奇的是,我们染色体中有用的DNA并非全部来自老祖先的遗传——有一些来自他处。我们的DNA中的基因至少有八个来自于逆转录酶病毒【HIV就是典型的逆转录酶病毒——译注】。这种病毒利用细胞给DNA编码的机理而侵占细胞。在人类历史的某一点上,这些基因被纳入人类的DNA。这些DNA中的病毒基因现在对人类生殖起着重要作用,然而对于我们的遗传血统而言,这完全是外来的。

【13】细菌之家

纯就细胞的数量而言,我们身体内细菌生物要多于人的活性物。我们自己的细胞数量大约是10的14次方,但细菌数量要比这多上10倍。许多把你当成家的细菌对你不会造成伤害。一些细菌则是有益的。

一位美国工程师在19世纪20年代进行调查以确定动物在没有细菌的情况下是否能够生存,他希望看到一个无菌世界将是更加健康的世界。詹姆斯•雷尼耶毕生都在创造一种培育动物的无菌环境。结果很清楚。这是可能的。但是,雷尼耶的许多动物死了,幸存下来的则必须食用特殊饲料。这是因为肠胃中细菌有助于消化。没有细菌,你可以生存,但是如果没有细菌在肠胃中生成的酵素的帮助,你就必须食用比一般餐饮含有更多营养的食物。

【14】睫毛上的入侵者

根据你的年纪,大概就可以知道你是否有睫毛螨。这种小生物生依靠老皮肤细胞和人类毛囊产生的天然油(皮脂)为生。它们通常是无害的,尽管可能会对小部分人造成过敏反应。睫毛螨一般可以长到三分之一毫米长并且近乎透明,所以你用肉眼是不可能看到的。但如果把睫毛或者眉毛放在显微镜下,你就可能发现它们,它们一生的大部分时间都在毛发接触皮肤的基部生活。大约一半的人类都有睫毛螨,年纪越大,比例越高。

【15】光子探测器

你的眼睛相当敏感,能够察觉到哪怕是几个光子的光线。如果你在晴朗的夜晚抬头注视仙女座星云,用肉眼就可以看见那有一点模糊的光斑。如果你能辨认出那微小的小斑点,那你就达到了人类在不使用仪器条件下目力所至的极限。仙女座是距离我们银河系最近的大星系。但是“近”在星际空间中是一个相对概念——仙女座星系距离我们有250万光年之遥。进入你眼帘的光子在开始其旅程的时候,还没有人类。我们还没有演化。你看到了不可想象的距离并穿越时间回到250万年前。

【16】感官世界

尽管你可能已经知道,你的感观不只有五种。这有个简单的例子。把你的手放在距离一块烧红的铁几厘米的地方。你的五感中没有哪一个会告诉你会被铁灼伤。但是你可以在隔开一段距离的情况下感受到铁的热量,所以不会去碰触它。这都要归功于另外的感官——你皮肤上的热传感仪。同样的,我们可以感受到疼痛护或者察觉到头冲地两脚朝天。

另一个快速测验。闭上眼晴然后摸你的鼻子。找到鼻子不是依靠五感,而是“本体感知”。这种感知可以探测到你身体部分和其他部分之间的关系,它是一种“元感知”,能够把大脑中关于你的肌肉正在做什么认知和关于你身体大小与形状的认知连接起来。不用烦劳你的基础五感,你仍然能够用手准确无误的找到你的鼻子。

【17】真实年龄

就像小鸡一样,你的生命是从一个卵开始的。虽然这不是壳内的敦实东西,但仍然是一个卵。人类的卵细胞和鸡蛋之间有着显著区别,前者对你的年龄有着令人惊异的影响。人类卵细胞很小,它们毕竟只是一个个细胞,通常直径约0.2毫米——大概是一个印刷体的句号的大小。你的卵细胞来自于你的妈妈——但令人称奇的是,这个卵细胞在她还是胚胎的时候就形成了。你的卵细胞的形成,以及你来自于妈妈的一半DNA可以被视作你存在的初始。而这在你妈妈出身前就发生了。假如你妈妈30岁时生下了你,当你18岁的时候,你其实已经48岁了。

【18】表观遗传的影响

我们习惯于把基因看成决定我们每一个人实际上是什么样的控制因素,但是基因只是我们DNA的极小部分。直到最近,其他97%的部分还被认为是无用之物,但是我们现在认识到表观遗传学——在基因之外进行的程序——对我们的发展也有着重要影响。一些部分掌控着打开和关闭基因的开关,或者规划其他关键化合物的产生。长久以来不甚明了的是,大约2万个基因(远比一些稻米的品种少)究竟是如何足够精确的规定我们是什么样的。现在明确的是,我们基因DNA的97%是同等重要的。

【19】有意为之

如果你和大多数人一样,那你大概就在你的双眼后来探明自己的主观意识,就像有一个小人坐在那里,控制着一个大得多的机器人——你的身体。你知道实际上并没有那个一个小人在那儿推动杠杆,但是你的意识看上去确实是一种独立的存在,告诉你身体的其他部分该做什么。

事实上,大部分的控制行为来自于你的无意识。一些任务是实践中的自动行为,以致于我们不再需要考虑这些基本动作。当这一状况发生时,该过程由大脑中最简单的部分控制,它位于脑干附近。然而,即便是一个明显的自觉行为,例如捡起一个东西,似乎也具有一些无意识的先导体,它们在你决定行动之前启动大脑。对于有意识的想法所发挥的作用明显有争论,但毫无疑问的是,我们的无意识行为远远多于有意识的行为。

【20】错觉

我们所“看到”的世界图景是经过加工的。我们的大脑并不按照摄像机的工作方式产生影像。相反,通过测量光影、边缘、曲率等的模块所提供的信息,大脑构建出世界的模型。这使得大脑可以容易的覆盖盲点,这是你视网膜中连接视神经的一个没有视觉细胞的区域。它也弥补了我们眼睛快速忽动忽停的运动(被称作扫视),从而制造一个稳定视觉的假象。

但是,这一过程的缺点是,我们的眼睛很容易被欺骗。电视、电影以及视觉幻象的原理是就眼睛所看到的东西来对大脑进行误导。这也就是为什么月亮看上去比实际大上许多而且有大小变化:月亮真实视觉大小与伸臂可达之处的打孔器打出的小孔近似。



 

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