壮起鼠胆,让猫吃掉

18 07 2010年

    世界上哪一种动物的皮毛最厚?是生活在北太平洋海边的海獭。这个之最曾经给它们带来灭顶之灾。为了猎取其珍贵的皮毛,猎人们一度把这种可爱的小型海洋哺乳动物杀得只剩一千多头,濒临灭绝。猎杀海獭被禁止之后,海獭的数量逐渐回升。1980年首次对生活在美国加利福尼亚州的海獭进行普查,发现那里生活着1856头海獭。此后每年逐年增加,生物学家预计它们的数量很快会攀升到16000头,这是19世纪开始猎杀海獭之前生活在那一带的海獭数量。

    然而,到了上个世纪90年代中叶,加州海獭的数量突然停止了增长,保持在2000多头。海滩上发现有大量的海獭死亡,找不到明显的原因。一个可能的原因是那里的海獭感染了致命的寄生虫——弓形虫。一项抽查表明,刚死亡的海獭52%感染了弓形虫,而活着的海獭中也有38%被感染。

    弓形虫是一种原生生物,原本寄生在猫科动物体内,是怎么跑到海獭体内去的呢?原来,弓形虫在猫的体内繁殖,产下的卵囊随着猫粪排到了体外。有些养猫的人习惯把猫粪倒进马桶冲走,里面的弓形虫卵囊就进入了下水道,最终会随生活污水排到河流、海洋,贻贝、螃蟹等动物在过滤水进食时,弓形虫会进入它们的体内累积起来。海獭吃了被感染的贻贝、螃蟹等食物,就会被弓形虫感染。

    实际上,所有的温血动物(哺乳动物和鸟类)都能被弓形虫感染。其污染源都是猫科动物的粪便。如果随意丢弃猫粪,土壤会受到弓形虫卵囊的污染(弓形虫卵能在土壤中存活一年以上),进而污染水源。动物接触了被污染的土壤,喝了被污染的水,弓形虫卵囊进入体内,释放出里面的孢子,进入宿主的细胞中发育成虫体,这些虫体能以无性分裂的方式快速繁殖,叫做“速殖子”。在繁殖一定时间后,虫体转入神经和肌肉组织中变为“慢殖子”,形成包囊。体内的免疫系统没法消灭“慢殖子”,所以一旦被弓形虫感染,往往就只能终身携带它了。

    人的手如果接触到了环境中的弓形虫卵囊,没有洗干净就拿东西吃,弓形虫卵囊就进入了人体。或者,如果吃了没有煮熟的已感染了弓形虫的肉,也能感染上弓形虫。全世界大约有三分之一的人感染了弓形虫。在喜欢吃半生不熟乃至生肉的地方(例如法国),弓形虫的感染率能高达80~90%。

    有的动物和海獭一样,感染了弓形虫后会出现严重的症状,乃至死亡。幸运的是,大多数人感染了弓形虫之后,只有类似得了流感的症状,或者没有任何症状。但是如果受感染者免疫功能缺损(如有艾滋病、恶性肿瘤、器官移植等),会导致严重后果。如果孕妇感染了弓形虫,可通过胎盘感染胎儿,直接影响胎儿发育,导致婴儿畸形、失明或大脑损伤,是人类先天性感染中最严重的疾病之一。

    追根溯源,其他温血动物都是从猫粪感染了弓形虫,猫又是从哪里感染了弓形虫呢?从寄生了弓形虫的老鼠、鸟或其他小动物那里。猫如果捕食了这些小动物,就有可能被弓形虫感染,猫粪中就会有弓形虫。这样就形成了一个循环。弓形虫在其他动物体内只能进行无性繁殖,大部分时间是潜伏着,最终要进入猫科动物的体内,因为只有在猫科动物体内弓形虫才能进行有性繁殖,产下卵囊。所以其他动物是弓形虫的“中间宿主”,而猫科动物才是“终宿主”。

    中间宿主要被终宿主吃掉,弓形虫才能完成其循环。弓形虫感染中间宿主的一个重要部位是大脑,也就是说,弓形虫是有可能影响到中间宿主的行为的。自然选择理论告诉我们,如果某种弓形虫变异能够让中间宿主的行为出现反常,让它们更容易被终宿主吃掉,那么这些弓形虫就有很大的生存优势,能够留下更多的后代,最终就会只剩下这种能操纵中间宿主的“智能”弓形虫。

    野外观察和实验都证明了这一点。被弓形虫感染的老鼠一反常态,不是小心翼翼地东躲西藏,而是更喜欢往空地跑,更喜欢冒险,而且不怕猫的味道,甚至喜欢猫的味道。这些老鼠如果会唱歌,一定爱唱“老鼠怕猫,这是谣传,一只小猫,有啥可怕,壮起鼠胆,把猫打翻,千古偏见,一定推翻”。这些勇敢的老鼠只是弓形虫繁殖自己的载体,它们被猫吃掉的可能性要比没感染的老鼠高得多。

    我们虽然也是弓形虫的中间宿主,但是猫吃不了我们,弓形虫进入人体就进入了死胡同。但是弓形虫分不清它们寄宿的是人体还是鼠体,同样在悄悄地影响着我们的行为。感染了弓形虫的人更容易出现幻觉,更爱冒险,反应更迟钝,甚至出车祸的风险更高!

2010.7.5.

(《中国青年报》2010.7.7)



球王贝利vs章鱼帝保罗

16 07 2010年

    会踢足球的不一定就懂足球。球王贝利的球技举世无双,而他预测世界杯结果的失败率之高也是举世闻名的,以至于被当成了“乌鸦嘴”,在退役后继续在每届世界杯上扮演娱乐明星的角色。本届世界杯似乎也不例外,被贝利看好的美国、非洲(未明言是哪一国)、英格兰、巴西、阿根廷先后被淘汰。在最后两场比赛开打之前,贝利对季军赛表示欣赏德国队,据说让乌拉圭球迷欢欣鼓舞;而对冠军赛则预言西班牙将夺冠,据报成了荷兰队首次夺冠的最大信心来源。
    不过,在本届世界杯新冒出来的明星章鱼帝保罗的风采盖过了球王贝利。和贝利相反,这只养在德国奥博豪森海洋馆的章鱼是以预测准确出名的。当然,保罗没法开口,预测的办法是在开赛前把分别绘着两国国旗的两个盒子放在它的面前供其选择,看它会打开哪个盒子的盖子将里面的贻贝取出来吃。保罗只预测有德国队参加的比赛,对此前的6场比赛结果都预测准确,包括德国分别输给塞尔维亚和西班牙的比赛结果。对季军赛,保罗预测德国队将战胜乌拉圭队。保罗也首次预测没有德国队参加的比赛结果,认为西班牙队将是冠军。
    果不其然,保罗又都对了,神算子章鱼帝又增添了无数的崇拜者。如果我们不认为保罗真的具有神力的话,又如何解释它高达100%的准确率呢?8场比赛全都预测准确的概率只有1/256,不太可能完全是碰运气。
    有人认为其实是人在替保罗做预测。保罗背后有一支强大的参谋团队,根据数据分析、情报分析对一场比赛的走势做出判断,然后利用保罗的饮食习惯,通过在盒子里放不同的饲料来控制保罗的选择。这其实是奥博豪森海洋馆提高知名度的营销阴谋。不过,如果真的由人来进行分析预测的话,恐怕不容易预测出德国队输给塞尔维亚队这样的冷门。
    也有心理学家认为这是“罗森塔尔效应”。美国心理学家罗森尔塔曾经做过一个著名的实验。他到一所中学考察,在学生名单中圈了几个名字,告诉他们的老师这几个学生智商很高。过了一段时间,罗森尔塔再次来到该学校,见证了奇迹的发生:那几个学生真的成了班上的佼佼者。这时罗森尔塔才告诉老师,其实他对这几个学生一点也不了解,他们的名字是随便圈出来的。
    罗森尔塔作为著名心理学家,他的权威性对老师和学生施加了强大的心理暗示作用。被选中的学生感受到了老师的期望,也认为自己比其他同学聪明,因此提高了自信心,最终成了最优秀的学生。同样,被越说越灵的保罗预测也对相信它的参赛球星施加了心理暗示,让预测会胜的一方增强了必胜信念,而让另一方有了不良期待。按照这种说法,是保罗的预测影响了比赛的结果。
    且不说球星们未必都真的相信保罗的神力,即使相信,他们的信念也未必会对比赛结果有决定性的影响。如果只是点球,还可以说其结果受球员的心理状态的影响比较大。但是说球员的心理状态能够影响到整场比赛的走势,难以令人信服。实际上,荷兰队也有自己的信念来源,除了贝利的乌鸦嘴,还有新加坡的神奇鹦鹉马尼,它准确地预测了四分之一决赛和半决赛的结果,而在决赛之前预测荷兰队会得冠军。但是荷兰队还是输了。
    比较合理的解释是保罗是根据国旗的图案进行选择的。它可能偏爱德国国旗图案,而且只让它预测有德国队参加的比赛,很快会让它产生条件反射,知道绘着德国国旗的盒子中藏着好吃的,从而倾向于选择德国队。德国队作为世界最强的球队之一,在多数比赛中都会获胜,选择德国队并非只有一半的胜率。塞尔维亚和西班牙的国旗图案也许对保罗的吸引力比德国国旗图案还要大,碰巧这两支球队也都赢了德国队。这里当然含有运气的成分,因为保罗的预测结果并非都是100%准确,它对欧洲锦标赛上德国队比赛结果的预测准确率只有81%。
    我们可以通过设计实验都验证这个说法。首先我们要让保罗对同一次比赛反复做预测,看看每次的预测结果是不是都一样,如果一样,就说明它的选择不是随机的,而是偏爱其中的某种国旗图案。然后,我们把各国的国旗两两配对让保罗挑选,从中发现某种规律,看看哪种图案最吸引保罗。不过,为了保持保罗的神秘性,奥博豪森海洋馆是不可能进行科学实验来破解保罗的预测之谜的。
    预测的次数越多,涵盖的范围越广,准确率就会越低。可以想像,一旦保罗不再局限于预测有德国队参加的比赛,而是什么比赛都预测,它很快就会从神算子变成乌鸦嘴。足球的比赛结果本来就难以预料,贝利的预测能力未必比一般人差,别人对整个世界杯赛事的展望未必比他准确,只不过人们对球王的期许放大了他的预测失败率,而乌鸦嘴的形象一旦形成,就很难再改变。贝利对本届季军赛、冠军赛的预测结果与保罗完全相同,但是在比赛之后,只见人们纷纷赞颂章鱼帝是多么的神奇,却没人提及球王这次并未丢脸。人们的选择性思维是很可怕的,贝利的乌鸦嘴以后还得继续当下去。

2010.7.13.

(《中国青年报》2010.7.14.)



物以稀为奇

30 06 2010年

 

“燕窝、雪蛤膏同炖:美化肌肤的功效最为明显。”网上某部“百科”收集的一个食疗配方如是说。在古代,燕窝和雪蛤膏都被认为是“滋阴润肺”的补品,据说治疗“肺痨咳血”有奇效。燕窝被称为“圣药”,雪蛤膏又叫哈蟆油,比燕窝低档,像林黛玉那样的贵族小姐是不屑吃的,每天早上吃的是冰糖燕窝粥。虽然吃了无数“调理虚损劳疾之圣药”,林小姐还是年纪轻轻魂归离恨天。

肺痨也就是肺结核,在抗生素发明之前是不治之症,不管流传着多少“验方”。现在得了肺结核很少有人敢不用抗生素而仰仗“滋阴润肺”的补品了,于是燕窝、雪蛤膏在今天就演变成了美容的圣品,轻信它们在这方面的效果毕竟不至于要命。

燕窝、雪蛤膏的产地一南一北,都是很怪的东西。燕窝产于我国南海诸岛及东南亚各国,是雨燕科金丝燕及同属鸟类筑在海岛的悬崖绝壁上的窝巢,主要成分是凝固的唾液,掺杂一些海藻、羽绒的杂质。它的珍贵在于攀岩采燕窝极为艰苦,而且危险。雪蛤膏是中国林蛙长白山亚种的输卵管的干制品。长白山的林蛙据说冬天潜入在雪地下或冰川河底冬眠长达五个月之久,有特别顽强的生命力,所以就被认为有了其他亚种的中国林蛙所不具有的神奇之处。

对古人来说,一个东西只要极为难得,或极为独特,就成了它具有奇妙功效的证明。但对有了化学的今人来说,则还想知道它究竟有什么奇特的化学成分。要测定一种食品的主要化学成分并不难。燕窝和雪蛤膏的化学成分都有人测过。宣扬燕窝的价值的文章称,“现代医学研究发现,燕窝主要成分有:水溶性蛋白质、碳水化合物;微量元素:钙、磷、铁、钠、钾及对促进人体活力起重要作用的氨基酸(赖氨酸、胱氨酸和精氨酸)。”而对雪蛤膏的说法则是:“雪蛤全身是宝,经现代科学分析测定,雪蛤膏其主要成份:蛋白质含量高达 51.1%-52.6%(雪蛤油蛋白质含量高达约56%)、脂肪4% 、矿物质4.7%,并含有人体所需的18种氨基酸、蛙醇(胆醇)、不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸等)、核酸、磷脂化合物、多种维生素 (A、B、C、D、E等)和钾、钙、铁、磷、镁、锰、硒等 13 种微量元素。”

从这些成分看不出燕窝、雪蛤膏有任何神奇之处。蛋白质、碳水化合物、不饱和脂肪酸、维生素、微量元素固然是人体必需的营养素,但是许多日常食物中也都有,比如鸡蛋,含有品质最好的蛋白质、人体所需的全部氨基酸、碳水化合物、脂肪酸、十几种维生素、十几种矿物质(钙、铁、镁、磷、钾、钠、锌、铜、锰、氟、硒等)。燕窝、雪蛤膏所含有的,鸡蛋也都有,而且品质更好、含量更高,那么鸡蛋岂不也应该有比它们更神奇的功效?所以,靠罗列营养成分,用“必需氨基酸”之类的术语来证明某种食物的功效,只能蒙蔽没有基本的营养学知识的人。

有的推销的手段要高明一些,试图为燕窝、雪蛤膏找出特殊物质。有“专家”说,雪蛤膏之所以能“补肾益精、润肺养阴、壮阳健体”,是因为它含有少量有益人体的性激素。这也并不特殊。许多食物都含有少量的性激素,例如牛奶。人体自己就能制造大量的性激素,食物中的少量性激素不会对人体有什么益处(多了反而有害)。如果摄入少量的性激素对人体真有什么神奇效果的话,哪里用得着靠吃贵重的补品,何不掰点避孕药吃?

还有“专家”说,燕窝含有大量的生物活性蛋白分子,更有“专家”说,这种生物活性物质就是“一种非常重要的多肽类激素——表皮生长因子”,它“被誉为‘美容基因’”,“它能影响人体皮肤的细腻和老化,能启动衰老皮肤的细胞,使皮肤变得光滑而有弹性。”但是这些“专家”忘了基本的生物化学常识。即使表皮生长因子在人体内真有这些功能,来自食物中的表皮生长因子也无法被人体利用。作为一种“生物活性蛋白分子”或“多肽类激素”,被煮熟后就失去了活性,而且在消化道中将被分解成氨基酸才能被吸收进人体。何况,如果表皮生长因子真有此等奇效,并不难证明,现在完全可以用遗传工程的方法进行生产,再注射到人体。

可能有人会说,也许燕窝、雪蛤膏中含有某种未知的神奇物质呢。这种未知的可能性当然永远无法排除。但是这种神奇物质如果存在的话,含量必然极其轻微。燕窝、雪蛤膏的每次用量不过几克,其中的未知神奇物质的含量更是少得可以忽略不计了,否则这该是多么强大的物质啊?

当然,如果燕窝、雪蛤膏并无什么神奇功效,我们也就不必费心去寻找其中有什么神奇物质。我们有什么理由相信燕窝、雪蛤膏有奇效呢?许多人马上就会以“千百年来的经验”作为理由。但是经验有时有效,更多的时候却是以讹传讹。千百年来使用燕窝、雪蛤膏治疗“肺痨咳血”的经验现在已无人相信,又何必相信它们的美容奇效?

有人声称,港台地区许多当红的影视明星护肤养颜、永葆青春的秘密就是吃燕窝。影视明星卸妆后的真面目本来就少有人知道,她们永葆青春的秘密恐怕更多的是靠化妆和整容,而不是靠吃什么神奇食品。有人有切身体验,认为吃了燕窝、雪蛤膏后的确皮肤变好了,这大概得归功于心理因素的作用。如果没有心理因素的强大作用,这些昂贵、稀奇的护肤美容“圣品”也就不会有如此庞大的市场。

 

2010.6.27

 

(《中国青年报》2010.6.30)

 

 



脂肪的是非

24 06 2010年

 

最近我参加了一期关于保健的电视访谈节目,在录制过程中有两名来自不同领域的“观察员”与我进行讨论。其中一位是保健品公司的老总,观点自然处处与我相对。另一位是一家医科大学附属医院营养研究室主任,按理应该是站在我这边的,因为我所讲的,无非是国际医学界公认的一些常识。实际上却不然,这位医生时不时地会以“临床经验”为依据提出一些独特的观点对我的说法表示异议。

例如,我谈到要提倡低脂肪饮食,特别是要尽量避免摄入饱和脂肪酸和反式脂肪酸。该医生就很不以为然,说饱和脂肪酸也是人体所必需的,适当地摄入有益健康。我们就这个问题你一言我一语争论不休,观众听得头都大了,主持人连呼“饱和了”。最后我说,我不过是在普及国际医学界的主流观点,如果对此有不同看法,应该写成论文发表到学术期刊上,不宜在媒体上争论。事后我发现,该医生以前已在媒体上发表过提倡适当摄入饱和脂肪酸的观点,指导消费者如何选择食用油,“饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸都是人体所需,两者需要达到一个平衡”、“如果是清淡主义者,可以在做菜的时候多选择动物油,而如果是‘无肉不欢’的人群,最好选择大豆油等植物油。”

在媒体上经常看到“饱和脂肪酸”、“反式脂肪酸”、“欧米茄3脂肪酸”之类的化学用语,但是许多人并不明白其确切意思,那就让我们先来学一点生物化学知识,才能理解其中的是非。我们在日常生活中所说的“油水”,指的是脂肪。脂肪由脂肪酸和甘油结合而成。脂肪酸的样子像一条长长的链条,它是由一个个的碳原子串起来的,碳原子上面还有氢原子与之相连。根据链条的结构,把脂肪酸分成三大类:链条上每一个碳原子都尽可能多地与氢原子结合,达到“饱和状态”的,就是“饱和脂肪酸”。有的脂肪酸的链条中间,还有可以和氢原子结合的位置空着,处于“不饱和状态”,就是“不饱和脂肪酸”,少了一对氢原子,称为“单不饱和脂肪酸”,少了多对氢原子,就叫做“多不饱和脂肪酸”。根据氢原子的缺失位置,多不饱和脂肪酸又分成欧米伽-3和欧米伽-6两类。根据碳链上氢原子的位置,不饱和脂肪酸又可以分成两种,如果氢原子都位于同一侧,叫做“顺式脂肪酸”,链的形状曲折;如果氢原子位于两侧,叫做“反式脂肪酸”,是直链。反式脂肪酸的性质类似于饱和脂肪酸。

脂肪是体内储存能量的物质,脂肪酸还参与了许多重要的生理活动。体内的脂肪酸有的是饱和的,有的是不饱和的,我们是不是都必须从食物中补充它们呢?一般人,甚至包括一些医生,会这么想,以为人体内有什么物质,就必须补什么物质。这种想法太简单化了,没有考虑到食物的消化、吸收和代谢。实际上,食物中的饱和脂肪酸并不是人体必需,人体可以从其他来源(碳水化合物)合成生理活动所需的饱和脂肪酸。只有两种脂肪酸是人体必需而又不能自己合成的,必须靠食物提供,称为必需脂肪酸。它们都是不饱和脂肪酸,包括属于欧米伽-6多不饱和脂肪酸的亚油酸和属于欧米伽-3多不饱和脂肪酸的α-亚麻酸。

可见食物中的脂肪酸大部分是人体不需要的,把它们吃下去,有没有什么好处或坏处呢?这涉及到胆固醇。胆固醇和脂肪酸都属于脂质,是人体的重要组成部分,执行重要的生理功能。食物中的胆固醇虽然能被人体直接吸收利用,但是并不是人体必需的,因为人体可以在肝脏内自己合成身体需要的胆固醇。

体内合成和从食物中吸收的胆固醇无法在血液中溶解,它们要借助于一种由磷脂和蛋白质组成的载体——脂蛋白来运输。脂蛋白主要有两种:低密度脂蛋白(简称LDL)和高密度脂蛋白(简称HDL)。大多数胆固醇由LDL携带,如果血液中LDL-胆固醇含量过高,就会慢慢地在动脉管壁沉积下来,形成粥样小瘤,导致动脉硬化。因此LDL-胆固醇有时被称为“坏”胆固醇。而HDL-胆固醇则被称为“好”胆固醇,它能够把血中胆固醇送回肝脏,甚至清除动脉管壁中沉积下来的胆固醇,防止粥样小瘤的形成。

食物中的饱和脂肪酸和反式脂肪酸能促使身体合成更多的胆固醇,而不饱和脂肪酸却会降低血胆固醇的含量。多不饱和脂肪酸会同时降低“坏”胆固醇和“好”胆固醇的含量,而单不饱和脂肪酸在降低“坏”胆固醇含量的同时,却不影响“好”胆固醇的含量。

即使从食物中摄入非常少量的饱和脂肪酸、反式脂肪酸或胆固醇也能逐渐增加血液中“坏”胆固醇的含量,增加心血管疾病的风险。所以对这类不是人体必需反而有害的脂质,不能讲“适量摄入”,应尽量避免摄入,尽量用不饱和脂肪酸取代。食物中的饱和脂肪酸主要来自动物脂肪和某些植物油(包括椰子油、棕榈油和可可油),反式脂肪酸主要来自油炸和使用氢化植物油的食品,不饱和脂肪酸主要来自植物油和海产品。但是富含“坏”脂肪酸和胆固醇的食物往往也是营养丰富的食物,没有必要完全不吃它们,可以采取一些简单的预防办法,例如去除肉类中的脂肪,选用低脂或脱脂的奶制品,少吃蛋黄(鸡蛋中的胆固醇主要在蛋黄中),少吃油炸食品,少用食用油,不用动物油,要用不饱和植物油。

 

2010.6.21.

 

(《中国青年报》2010.6.24)

 



“一毛钱处方”开的究竟是什么药

18 06 2010年

【按:自本周起我在《新华每日电讯》“草地”副刊新开一个专栏,大约每两周写一篇。这是第一篇。】

    最近,常州一家医院的儿科主任开出“一毛钱处方”,被媒体称为“世界上最便宜处方”。在许多医生丧失医德,为赚取回扣乱开高价药,让患者对“看病贵”叫苦连天的今天,这位医生的做法可谓特立独行,显得多么高尚,不可避免地在媒体和网上都引来了一片颂扬之声。
    我感兴趣的是,究竟她开出了什么药物,一个疗程竟便宜到只要一毛钱?找来《扬子晚报》上的原始报道,原来是有一名16个月大的婴儿得了细菌感染导致的腹泻,该医生给开了5粒“痢特灵”。
    “痢特灵”在药店的定价是一盒100粒2元,算下来这家医院并没有加价。“痢特灵”在国内是尽人皆知的治疗痢疾的著名药物,著名到有一年的春节晚会上,陈佩斯、朱时茂表演的小品《羊肉串》还让它作为预防拉肚子的药物亮相,但是“痢特灵”却有多种副作用,有的副作用还相当严重,例如对中枢神经系统能造成不可逆的损伤。即使是最低用量,也对身体有系统性的毒性。
    更严重的是,“痢特灵”所属的硝基呋喃类药物被美国食品药品管理局认定为属于致癌物和诱变剂,因此在1991年退出了美国市场,并禁止在饲料中添加。我国农业部也在2002年禁止“痢特灵”作为兽药使用。
    婴幼儿对“痢特灵”的毒性更为敏感,在婴儿身上使用能损害中枢神经系统,具有致癌、诱变作用的药物是极为不负责任的。治疗细菌性腹泻早就有更安全的抗生素可用,而且也相当便宜,虽然没有“一毛钱”那么夸张,但花上几块钱也没什么大不了的。虽然抗生素的滥用是国内的一大问题,但也不能因此就不用。如果对非细菌性腹泻开抗生素,是滥用。对细菌性腹泻开抗生素则是合理用药。不能因为怕用抗生素就用比抗生素更坏的药。
    该医生其实是开了三种药物的,只不过知道另两种药物患者家中已经有了,才只补开了“痢特灵”。报道没有提到另外两种是什么药,很可能已足以治疗细菌性腹泻,那么在这种情况下,开“痢特灵”更是滥用药,即使只有一毛钱也不应该。
    虽然药价虚高、滥用高价药的现象令人痛心,但是我们也不应该因此走向另一极端,一味地追求低价用药,盲目吹捧开“最便宜处方”的医生。用药的原则并非越便宜越好,而在于使用的合理,尽量使用最有效、最安全的药物,尽量少用药,然后才是尽量选用便宜的药。并不是开便宜药的医生就是好医生。便宜的药物固然有的是有效、安全的好药,但是也有不少是已经或即将被淘汰的药物。如果为了贪图一时的便宜使用过时药物,出现严重不良反应,为此要花重金去治疗,对身体造成不可逆的严重损伤,就成了典型的贪小便宜吃大亏。

2010.6.11

(《新华每日电讯》2010.6.18)



科学大争论——地震能否准确预测?

14 06 2010年

【方舟子按:该文的部分内容已在以前的文章中出现过,属于总结。】

                              (上)

    在所有自然灾害中,没有哪一种比大地震更无预兆、更为恐怖的了:大地突然之间的一抖,就可以让成千上万人丧生。因此,预测地震要比预测其他灾害更有价值,成了人类自古以来的梦想:如果能够事先预料到地震即将发生,只要赶在那瞬间之前逃到室外,就可以安然无恙,毕竟,害人的不是地震本身,而是被震塌的房屋。
    因此地震预测被称为地震研究的“圣杯”。虽然美国地震学的老前辈、里氏震级的发明者查尔斯·里克特(Charles Richte,1900~1985)曾经不屑地说:“只有傻瓜和骗子才会试图预测地震。”但是历史上仍然有无数的人要当这类傻瓜或骗子。那些根据经书、星相之类进行预测的迷信方法且不说,理论上,有两条途径可以用来预测地震:一条是找出地震发生的规律或机理,一条是发现地震即将发生的前兆。
    这两条途径自古希腊起就都有人尝试过。古希腊哲学家是最早用自然现象来解释地震的学者,他们首先联想到的是天气:例如阿那克西美尼(约公元前585~525)认为,干旱让大地干裂,之后大雨让土地松软,都能引起地震。德谟克利特(约公元前460~370)则认为过量的雨水进到地里,大地容纳不了就引发了地震。那么为什么地震发生的地方并不一定有干旱或大雨呢?因此亚里斯多德(公元前384~322)对这些说法都不以为然,提出地震是由关在地下洞穴中的风引起的,空气压迫洞顶导致小地震,而空气冲破了地表就形成了大地震。由于地震前有大量的空气被关在地下,就出现了炎热而平静的“地震天气”,通常发生在一天中最平静的晚上或正午——不幸的是,这些描述都是错误的。古希腊人也最早注意到了地震发生的“前兆”。据称,公元前373年古希腊赫利刻城大地震的前几天,老鼠、黄鼠狼、蛇和蜈蚣离开窝巢逃走。此后古今中外都有类似的传说,动物行为异常成了最为人熟知的地震前兆。
    在接下来的两千年间,人类对地震的认识几乎毫无进步,直到1755年11月1日葡萄牙里斯本大地震改变了这一切。在那次地震以及随之而来的海啸中有大约有7万人丧生,其中许多人正在教堂做礼拜(那天恰好是星期天),上帝却不关心他们的死活。里斯本大地震在欧洲思想界也造成了地震,动摇了基督教的权威,同时也刺激了一些学者开始用博物学的方法研究地震。
    长期以来,西方的学者都是从亚里斯多德的著作以及其他经典著作来学习地震知识的,很少对地震做实际的观察。里斯本大地震之后,西方学者开始注意详细记录地震发生的时间、地点,描述地震后发生的地质变化。到了19世纪下半叶,又有人开始用实验的方法研究地震,发明了地震仪等仪器。另一场大地震——1906年旧金山大地震刺激了许多地质学家投身地震研究,确定了地震的发生是地壳运动产生的能量在断层及附近的岩石中长期积累、释放的结果。
    但是只有到了20世纪60年代,对地震预测的研究才似乎有了科学基础。此时,随着板块构造学说的建立,人们对地震成因有了更深入的认识,而且由于冷战时期监测核试验的需要,让测量地震的仪器变得更为灵敏。时机看来已成熟。苏联、日本和中国在这个时期先后开展了全国性地震预测项目。
    此前,美国地震学界对地震预测普遍抱怀疑态度,现在也不甘人后。1964年3月27日阿拉斯加发生9.2级地震并引发海啸,131人丧生。这是美国历史上最大的地震。在电视的时代,地震的惨状更能刺激公众的感官,地震预测一下子成了迫切的任务。在美国总统的要求下,美国成立了一个专门委员会。该委员会在1965年建议由联邦政府资助地震预测研究,制定10年计划。与此同时,美国地质调查局也宣布成立一个新的研究中心从事地震预测。不过,一直到1973年,美国联邦政府才正式资助地震预测研究,主要由美国地质调查局承担。
    地震预测研究进入了黄金时代。1976年,美国国家研究委员会发表《预测地震》报告,乐观地估计在5年之内有可能科学地预测加州的一次5级以上地震,在10年之内在那些布置好了设备的地区发布可靠的地震预测有可能成为常规。第二年,美国国会设立全国地震灾害减轻项目,拨款3千万美元,其中一半用于地震预测研究。相关的课题很容易申请到经费,有一个课题是研究蟑螂的行为来预报地震。许多美国地震学家相信,他们很快就能掌握预测地震的方法。
    这种乐观情绪是从苏联和中国传过来的。在70年代初,美国地震学界获悉苏联地震学家已发现了一种能够成功地预测地震发生的简单、可靠的方法:通过测量两种地震波——纵波和横波的速率比,看是否有异常。1975年,从中国传来了一个更令人震惊的消息:中国地震学家成功地预报了2月4日的7.3级海城地震,本来可能导致十几万人伤亡的大地震,由于提前疏散,只有2000余人丧生。第二年,美国地震学家为此组团到中国进行调查,看能否取经。
    但是这种乐观状态持续的时间不长。派到苏联学习的美国地震学家发现,苏联地震学家对地震波的速率比是否异常的认定,完全是随心所欲的,并没有一个客观的标准,无法用来预测地震。至于海城地震的预报,则是阴差阳错的结果。由于2月3日晚和4日凌晨在海城出现了一系列小地震(群众已经开始自行疏散了),辽宁省地震办主任只是向省政府报告“震级尚在不断加大”、“很可能后面有较大地震”,预计较大地震发生的时间尺度是一两个星期之内,但省革委会副主任立即紧张地部署防震,碰巧在当天晚上7点36分发生了大地震,而且也没有料到震级会那么大。所以海城地震实际上并没有发出准确的预报,其防震措施是由于官员误解了地震专家的意见做出的。这种“经验”是无法学习的。何况,只有少数大地震会有前震,而小震通常并不导致大地震,所以即便海城地震有过根据小震预报大震的成功预报,也只能说是一个偶然。但是在当时特定的政治气氛中,海城地震的预报却被宣传为“群防群测”的胜利,让人误以为中国地震专家已掌握了地震预测技术。随后发生的唐山大地震很快就让这一幻想破灭了。

                              (中)

     美国在上个世纪60年代开始重视地震预测的研究,地震学家们一度对此充满了信心。这种乐观情绪也感染了普通公众,让他们以为科学家已经发现了准确预测地震的办法,使得他们轻信某个“地震专家”擅自发布的地震预测。随后发生的两次地震恐慌事件,让人们知道,虚假的地震预报引起的社会恐慌,并不亚于真正的地震。
    第一个事件是国际事件。1974年10月3日,在秘鲁利马西南部发生了一次8.1级的地震。美国矿务局地质学家布雷迪与美国地质调查局地质学家斯宾塞合作,在1976年预测,利马随后将在1980年秋天发生一次8.4级的地震并引发海啸,把利马夷为平地。布雷迪声称通过实验并根据爱因斯坦的统一场理论发现了一种能准确预测地震的办法。一开始美国地质调查局认为布雷迪的理论“有合理的科学依据”。但是在1979年布雷迪修改其预测称,从1980年9月开始,利马在9个月内将会发生13次大的前震,然后在1981年7月发生一次9.8级地震,后来又修正为9.9级。这将是前所未有的大地震,如此骇人听闻才促使地质调查局怀疑布雷迪的方法。美国全国地震预测评价委员会进行了调查以后,否定了布雷迪的预测。
    但是秘鲁政府很认真地对待布雷迪的预测。虽然布雷迪预测的系列前震并没有发生,但是几次小地震和在秘鲁发生的“动物异常现象”——突然出现大量的跳蚤——让许多人仍然相信布雷迪预测的末日即将来临。1981年6月底,在“末日”的前夕,美国全国地震预测评价委员会派人到利马,接受电视和报纸采访,试图平息恐慌。但是无济于事。这名特派员在美国驻秘鲁大使馆吃晚餐时,由大使夫妇亲自供餐。起初他以为这是为了节省纳税人的钱,后来才知道大使馆里所有的本地雇员包括厨师都已经逃离利马。
    1989年,一位获得过动物学博士学位,但自己从事气象研究和地震预测的人——布朗宁宣布在1990年12月3日左右,美国密苏里州的新马德里将有50%的可能发生6~7级甚至更大的地震。布朗宁的理论依据是在那一天地球、月亮和太阳将会在一条线上,引起大潮,并触发那个纬度的地震。布朗宁的预测被美国主流媒体广为报道,虽然大多数美国地质学家们都认为这是无稽之谈,但是密苏里本地一个地震方面的教授却支持布朗宁,向当地政府发去警告。当地政府采取了一系列防震措施,组织防震训练,发送放震手册,建立避难所。邻州也做好了援助救灾准备。为此估计花了大约2亿美元。在预计发生地震的那天,学校、工厂都关闭了。但是地震并没有等来。几个月后布朗宁因心脏病发作病故。
    美国主流的地震学家同样经历了一次地震预测“滑铁卢”。在上个世纪70年代,美国地震学家对地震前兆做了很多研究,有的是历来相传的“前兆”(例如动物行为异常),有的是新发现的“前兆”(例如氡气测量),但是都未能确定这些“前兆”真的能用于预测地震的发生。最终,他们把赌注都放在了一个地方——加州的帕克菲尔德。
    1979年,美国地质调查局的研究人员注意到,在加州帕克菲尔德这个地方,似乎很有规律地定期发生5.5~6级地震,自1857年以来已发生了6次,平均间隔时间大约是22年。最后一次发生于1966年,据此预测下一次应该发生于1988年左右。1984年,美国地质调查局启动“帕克菲尔德实验”,并在1985年4月发布预测,有95%的把握认为,在未来的5~6年内帕克菲尔德将会发生一次大约6级的地震,不晚于1993年1月。
    地震学家们认为他们终于等来了一个可以对地震的发生进行全程监控的机会。帕克菲尔德布满了各种各样的仪器测量地震“前兆”,100多名研究人员参与了这项“帕克菲尔德实验”。然而,该来的地震却没有来。反而在1989年和1994年分别在旧金山和洛杉矶附近发生了破坏性地震。2004年9月28日,帕克菲尔德地震终于姗姗来迟,比预测的晚了11年。
    日本地震学界同样经历了一次类似的“滑铁卢”,结果更惨。日本在1965年已开始一项地震预测全国性项目,起初是研究性质的,但是到1978年,日本地震学家们相信在日本中部将很快会有一场8级左右的“东海大地震”。这次预测的理由和“帕克菲尔德实验”类似。日本东海地区据估计平均大约120年发生一次大地震,此时距上一次大地震(1854年)已过了120年,大地震的发生似乎迫在眉睫。日本政府为此采取了一系列紧急措施严阵以待,却忽视了其他地区。但是“东海大地震”至今还没有发生,却在1995年出乎意料地发生了死伤惨重的神户大地震。
    自这两次事件之后,越来越多的地震学家意识到想要对地震进行预测是不现实的,研究的重点改为研究地震机理和地震灾害的评估,而不是地震预测。1996年11月,“地震预测框架评估”国际会议在伦敦召开。与会者达成一个共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测。
    他们认为,地球处于自组织的临界状态,任何微小的地震都有可能演变成大地震。这种演变是高度敏感、非线形的,其初始条件不明,很难预测。如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围(而不仅仅是断层附近)的物理状况的所有细节,而这是不可能的。而如果想通过监控前兆来预测地震,也是不可行的。所谓“地震前兆”极其多样,不同的地震往往都有不同的前兆,而且一般都是地震发生后才“发现”有过前兆,缺乏客观的认定,既无定量的物理机制能把前兆与地震联系起来,也无统计上的证据证明这些前兆真的与地震有关,多数甚至所有的“地震前兆”可能都是由于误释,令人怀疑“地震前兆”是否真的存在。
    东京大学、加州大学洛杉矶分校和博洛尼亚大学的地震学家据此在次年3月美国《科学》联合发表《地震无法被预测》的论文,引发了一场争论。1999年2~4月,就地震能否预测这一问题,多位地震学家继续在英国《自然》网站上进行辩论。辩论双方的共识实际上多于分歧。双方都同意:至少就已有的知识而言,要可靠而准确地对地震做出确定性预测是不可能的。不过,根据科学数据,能够计算出未来可能发生的地震的概率。例如,美国地质调查局估计在未来30年内旧金山湾区发生一次大地震的概率是67%,南加州则是60%。
    进入21世纪以后,这仍然是国际地震学界的主流观点。美国地质调查局现在认为,他们“致力于地震灾害的长期减轻,是通过帮助提高建筑的安全性,而不是通过试图实现短期预测”。中国成了唯一一个还把地震预测作为研究重点、具有官方地震预报制度的国家。

                                (下)

中国特色的地震预报系统是一个特殊历史时期的遗产,它源于1966年邢台地震之后,由周恩来总理做出了指示:“我们不能只留下地震史实,要抓住地震现场不放,希望在你们这一代搞出地震预报。”1971年,国家地震局宣告成立,其首要任务就是从事地震预报。自此中国成为世界上唯一把地震预报作为政府职能的国家。周总理甚至还对地震预报有过很具体的指导。例如,在1971年全国地震工作会议召开期间,他曾经找过几名地震专家了解有关地震预测的进展,并指示说:“你们说有10余种方法,才说9种,动物为什么没有提到,是不是不重要?地震前动物是否有反应?动物观测不能取消。动物某一种器官比人灵敏,动物要研究。蚂蚁虽小,下雨天就知道要搬家。各种动物有各种反应,有的迟钝,有的不迟钝;不仅动物要研究,植物也要研究。”
这位政治家既非地质学家也非生物学家,不过是根据一般人的直觉随口说点感想。但是在权力即等于真理的年代,国家领导人既然开了金口,地震能够预报、动物能够预感地震在国内就成了重要科学定论广为宣传。直至今天,周总理的有关讲话仍然被一些地震“专家”当成关于地震预报的“最高指示”信奉。
因此,中国的地震预测曾经是由国务院总理亲自领导的一大政治任务。周总理不仅给地震预测工作定了性——“地震是可以预报的”,而且也指明了方向——“用毛主席的哲学思想”,走群众路线,“因为真正有本事是群众,其次是专家”(周恩来《加强地震科学研究》)。1975年海城地震据称预报成功,一度被夸大为未死一人,被宣传为毛泽东思想的伟大胜利,补拍的群众疏散场面个个喜气洋洋,仿佛不是在逃生,而是去赶集。地震能够通过“群策群防”成功预测的信念从此家喻户晓、深入人心,人们不知道海城地震预报只是众多误报中的一个偶然例子,即使次年唐山大地震的悲剧也无法动摇中国已掌握地震预测技术的信念,反而要怪罪为地震局的失职和打压人才。
实际上,近年来中国每发生死亡惨重的大地震,地震局都会成为悲痛的人们的泄恨对象,对其无能、失职、瞒报的指责不绝于耳。汶川地震如此,玉树地震也是如此。在其他地震频发的国家,例如日本、美国,就见不到这样的怪像。在那里,一次大地震之后,似乎并无人想到要去追究政府部门、科研机构的漏报责任,因为他们的公众虽然有地震预测的需求,却也知道科学目前无法做到准确预测地震。但是中国则不然。当年政治家定下的基调似乎无可置疑。中国公众普遍相信地震能够准确预测,如果有人敢于否认这一点,就会被当成是在为地震局开脱责任。而且,几乎没有哪个中国地震专家敢于公开否认地震可以预测,最多只是承认很难预测。在汶川地震之前,中国地震局乐于高调宣传我国地震预测预报水平保持世界领先,先后对20余次中强以上地震作出了“不同程度”的短临预测预报。汶川大地震之后地震局才来强调地震预测的难度,那么人们以地震局以前的宣传资料反过来指责地震局的失职,也在情理之中。
中国每发生死亡惨重的大地震之后,也总有很多人出来声称他们有能力准确预测地震,早已预测到这些地震,但是遭到地震局的打压。他们自称或被称为“国宝”,不仅受到许多公众的热捧,而且国内时评家和海外异议媒体也跟着炒作,将它做为批评当局的一个政治武器。这类地震预测“高人”在国外也有。里克特曾经讲过一段名言:“记者和一般公众冲向任何有关地震预测的建议,就像猪冲向满槽的猪食……地震预测为业余人士、狂人和欺世盗名的骗子提供了一个狩猎乐土。”只不过,中国从事这一狩猎的人数之多,算得上世界第一。
中国纳税人养着世界上最庞大的一支研究地震预测的队伍,他们发表了无数预测地震的论文、递交了无数地震预报材料,把各种可能性都预测了个遍,甚至年年发预报,所以每次大地震之后回头去找,总能发现有人曾经“不同程度”预测到了——当然,每次预测到的人都不同,而预测的“程度”实际上也是模棱两可。例如,陕西师范大学旅游学院一名23岁硕士生于2006年发表在一份名不见经传的期刊《灾害学》上的一篇论文,在对发生地震的年份做了一番等差数列的凑数游戏之后,得出结论称“在2008年左右,川滇地区有可能发生≥6.7级强烈地震”,被许多人认为准确预测了汶川地震。但是“川滇地区”这个范围实在太大了,而这个区域发生强烈地震的频率又太高了,平均每年发生0.45次。那么,预言任何一年川滇地区将发生地震,就有45%的概率蒙对,何况用的还是不确定的“2008年左右”呢?又如,青海玉树地震发生后,兰州地震研究所一名研究员即声称他在2006年发表的一篇论文已预测到了这次地震。实际上那篇论文预测的是“2012年在东昆仑断裂带有可能再次发生7级地震”,时间不准,范围也太大。
他们或者玩数字游戏推算地震发生的年份,或者玩仪器游戏监测地震发生的“前兆”。其中相当一部分人采用的是伪科学方法,例如兰州地震研究所的前所长竟是根据“古人穴位论和经络学说”来预测地震,意图给地球把脉。又如,北京工业大学地震研究所养了一对虎皮鹦鹉,号称根据其跳动次数能够预报世界各地发生的地震。中国地震局还专设“老专家预报专项基金”资助那些搞伪科学研究的退休人员,给作出了“不同程度”的短临预测预报的群众颁发奖金。地震局的理由是地震预测还是个难题,所以要鼓励各种各样的探索,于是连伪科学、迷信也被宽容。中国地震局前任首席预报员就公开声称,湖南常德有一位女教师有特异功能,事先感觉到了玉树地震即将发生。这也是国际地震学界绝无仅有的怪像。这些退休人员和民间人士还要指责中国地震局打压他们,可谓恩将仇报了。
这些自称能预测地震的退休人员以及相当一部分民间人士也是历史的遗物,是文革时代鄙视专家、权威,搞“群策群防”、“土法上马”,以及文革刚结束时号召全民“攻关”,发动群众“向科学进军”的产物。特殊的历史时期造就了中国拥有世界上最多的伪科学狂人,他们不仅热衷于预测地震,也热衷于预测其他天灾、制造永动机、推翻相对论、破解哥德巴赫猜想,总之,热衷从事一切与主流科学对立或主流科学无法做到的重大“科学发现”。他们不相信科学研究具有高度的专业性,而是相信只要“悟道”,就可找到解决难题的捷径。于是,在他们看来,不必采用尖端仪器深入细致地研究地震机理,甚至不必做任何野外勘探工作,只要发现了窍门,用简单的“地震预测术”就能让自己成为“预测大师”,坐在家中就可以预测世界各地的地震。在上个世纪90年代由于地震“专家”多次发布错误的地震预报引起社会恐慌,国家立法禁止个人擅自发布地震预测,即便如此,仍有很多人用各种方式发布地震预报,甚至几乎天天在网上发布预报,而且受到了众多网民的追捧、捐助,能以此谋生。由于世界范围内地震的发生极其频繁,只要把时间、地点或震级说得模糊一点,就不难给人说中的感觉,因此这种地震预测骗局很容易蒙人。
这一现象也夹杂了民族主义的因素。在这些预测“高人”看来,既然“西方科学”对地震预测无能为力,那么就给“东方科学”的兴起带来了契机。因此他们的地震预测术极具中国传统文化特色,易经、太极、天象、穴位等等都派上了用场,而他们的批评者则被视为“科学主义”、“崇洋媚外”、“西方科学的代理人”,乃至被骂为“汉奸”、“美国走狗”。
这一现象的产生也是由于它能迎合许多中国人的侥幸心理。如果真有“大师”能够准确预测地震,那么等着临震时逃生就是了,平时用不着费心费力费钱预防地震了,这是多么美妙的事。但是,把赌注压在地震预测而不是预防上,几乎总是会输的,成本似乎很低,代价却极大。

2010.5.6.,5.12.,6.3.

(《经济观察报》2010.5.10., 5.24., 6.7.)



“人造生命”诞生了吗?

3 06 2010年

 

    “美国科学家创造出了史上第一个人造生命!”这是近日很吸引眼球的一条大新闻。领导这项研究的克雷格·文特本人的说法是:“这是第一个人造细胞,是地球上第一个父母是计算机,却可以自我复制的物种。”

    在媒体上推波助澜的还有一些人文学者。他们有的对此推崇备至。例如美国一位著名生物伦理学家声称这个成就结束了有关生命的存在是否需要特殊的力的争论,是人类历史上最重要的科学成就之一,可与伽利略、哥白尼、达尔文和爱因斯坦的发现媲美。有的则忧心忡忡地说,这项新技术有危险,要保护人类健康和环境免受其害,应立即停止研究。奥巴马总统也紧急下令其生物伦理委员会评估这项研究的风险。

    与此形成鲜明对照的是生物学家们的相对冷淡。接受媒体采访的生物学家大多认为这只是技术上的进步,而不是科学上的突破。有一位著名美国生物学家干脆说这是“炒作”。文特是美国生物技术业的一个怪才,在许多方面更像一个商人而不是科学家,非常自恋,自恋到用自己的名字命名自己创办的研究所,也善于推销,“炒作”正是其特长。

    我们先来看看这项研究究竟是怎么回事。文特等人要创造的是一种最简单的细菌——蕈状支原体。它的基因组(一个细胞内的全部基因称为基因组)的序列已经被全部测出来了。生物的基因是由4种核苷酸(类似于4种字母)按不同的排列组合而成的,它们的排列顺序就携带了遗传信息。蕈状支原体的基因组大约由108万个核苷酸按特定的顺序组成。在遗传时,基因组要复制自己,以原有的基因组为模板,用单个的核苷酸做原料,合成新的基因组。

    文特等人的计划,就是想按照这种细菌的基因组序列,用化学方法把核苷酸一个一个连接起来组成基因组。不过,按现在的合成技术,要一口气合成含有108万个核苷酸的序列是做不到的,所以他们首先要化整为零,把基因组序列分成一千多个片段,每个片段含1000个核苷酸,分别合成(其实是从另一家公司订购的)。然后把这些片段放进酵母菌中,由酵母菌把它们组合成完整的细菌基因组。再把基因组从酵母菌中提取出来,放进一种和蕈状支原体很接近的细菌——山羊支原体中。蕈状支原体基因组利用山羊支原体的蛋白质、细胞器等复制自己,形成了新的蕈状支原体。

    可见文特等人靠人工合成(指用化学方法)的只有基因组部分,就连这部分的合成也还要借助酵母菌的生物合成,不过把这个细节忽略好了。但是基因组自身是没法复制和制造新细胞的,还必须有蛋白质和其他生物分子和它一起工作,还要有细胞质、细胞膜形成的合适环境,所有这一切一开始都不是人工合成的,全都是现成的。所以这根本不是人造生命、人造细胞,其父母也不只是计算机,至少山羊支原体也是其父母之一。

    这也不是什么新物种。人工合成的基因组序列是根据蕈状支原体基因组复制的,几乎完全相同(除了少量无关紧要的增减和突变),“制造”出的细胞也是蕈状支原体,不是自然界没有的东西,其新颖程度还比不上用遗传工程方法创造出来的新菌株。

    如果不仅基因组是人工合成的,细胞的其他部分也都是人工合成的,那才算得上是人造细胞。但是这一天仍然遥遥无期,因为细胞的组成极其复杂。例如,对细胞中的蛋白质种类、功能和相互作用我们还所知甚少,更不要说把它们全都一一合成出来了。其实,即使是对基因组蕴含的遗传信息,我们也所知甚少。如果把细胞比作一台机器,基因组就是它的设计图。文特等人所做的,就是拿了一张设计图做底本,然后一笔一划地把它照抄了一遍,对这张设计图的具体内容,则不甚了然。不能说照葫芦画瓢地抄了一张设计图,就相当于制造出了机器。

    那么这么做有什么意义呢?只是证明了他们有技术能力能把设计图抄得很完整,而且抄得足够准确,内容基本无误,所以能被细胞识别、复制。细胞对基因组的复制其实也是在抄,只不过抄的方法有所不同。细胞的抄法称为生物合成,利用酶等生物大分子作为工具。而文特等人的抄法属于化学合成。

   生物伦理学家认为文特等人的研究证明了化学合成的遗传物质和生物合成的没有区别,生命活动不需要特殊的“活力”,所以欢呼这项成果极为重大。但是这一点不需要文特等人来证明。“活力论”早在生物学界就没有了市场,生物学家早就确信,只要两个分子的化学结构相同,不管用什么方法合成,其性质就不会有任何区别。自从上个世纪70年代以来,生物学家已在遗传工程、分子克隆实验中大量地用到化学合成的遗传物质,从不觉得用它们来取代生物合成的遗传物质会有什么奇怪。如果化学合成的取代不了生物合成的,那必定是由于二者的化学结构还存在差异,而不是由于后者存在特殊的“活力”。

    “人造细胞”的支持者声称这项技术有广阔的前景,将来能够用于制造生物燃料、疫苗等。但是用遗传工程的办法现在就都能实现这些作用,而且可以更方便、更便宜地实现。所谓的“人造细胞”技术也没有出现新的或更大的风险。反对者所担心的那些风险,遗传工程同样有,并不新鲜。

 

2010.5.30

 

(《中国青年报》2010.6.2)

 

 



大象的鼻子为什么那么长?

19 05 2010年

    现存的三种大象(亚洲象、非洲丛林象和非洲森林象)自己组成了哺乳动物的一个目——长鼻目,那条长长的鼻子是大象最引人注目的特征。大象的鼻子就像人的手一样有用,大象用它来抓住食物送到嘴里吃,用它吸水(一次能吸14升)喝或冲澡,用它当武器鞭打或抛掷敌人,用它擦眼睛,用它向情敌示威,用它相互爱护、打招呼,比如两头大象见面时会相互握鼻子,就像人见面握手一样……
    长鼻子当然是从短鼻子进化来的。根据自然选择学说,大象祖先的鼻子变得越来越长,是因为长鼻子对它们的生存有优势。那么,大象的长鼻子有上述这么多的用处,究竟哪一个是促进它进化的关键呢?
    大象的鼻子还有一个平时不会用到的作用。大象有时要横渡河流或湖泊,这时它会在河底或湖底走,即使河水、湖水很深,深到把它淹没了,也难不倒它,因为它可以把鼻子伸到水面上呼吸,就像一根通气管。其实大象也是游泳高手,能游几个小时,本来不必用这么笨的方法过河,这似乎反映了它的某种本能。大象即使在游泳时,也喜欢高举着鼻子。据推测,尼斯湖“水怪”就是一头在游泳的马戏团大象,它高举的鼻子被当成了怪物的头和脖子。
    如果我们人也给自己装一个像象鼻子那么长的通气管,是不是也能像大象那样潜那么深呢?一头非洲象的肩高可以超过4米,但它被水淹没时,它的肺底部距离水面大约是2米,在这个深度要承受大约150毫米汞柱(mmHg)的水压。那里的血管的血压必须比这还高,不然就没法把血液灌注给其他组织了。但是肺通过长鼻子通到了水面,肺泡的压力接近大气压,是0 mmHg。这样,在肺的底部,压力从0 mmHg突然增加到大于150 mmHg。
    肺的表面上包裹着两层薄膜,叫做胸膜。里面那层膜紧贴在肺上,叫脏胸膜。外面那层贴附在胸腔内面,叫壁胸膜。两层膜之间是一个密闭的腔隙,叫胸膜腔。胸膜腔里有一些浆液,起到润滑作用,减少呼吸时的摩擦。胸膜只是薄薄的一层细胞,厚度只有30微米,里面有毛细血管,在水深2米时血压超过了150 mmHg。而胸膜腔的压力接近大气压。也就是说,此时胸膜毛细血管的压力一边是0 mmHg,一边是150 mmHg,血管将会破裂!即使给我们人安一个长鼻子,也没法像大象那样潜水,否则会导致内出血。
    那么为什么大象安然无恙呢?早在1681年,都柏林一位医生在解剖一头被烧死的大象时,发现有一点很奇怪:看不到大象有胸膜腔。以后的研究也证实了,在大象的两层胸膜之间,充满了结缔组织,只不过这些结缔组织比较松散,所以呼吸时还是能够滑动。大象的胸膜也由厚实的结缔组织组成,厚达500微米。胸膜里的毛细血管被厚厚的结缔组织保护起来了。这样就避免了大象潜水呼吸时发生血管破裂。同样,为了避免在潜水呼吸时导致肺部下面的横隔膜破裂,大象的横隔膜非常厚,厚达3厘米,比其他哺乳动物的厚得多。
    如果对大象来说,潜水呼吸只是像现在这样偶尔为之,值得对身体构造如此大动干戈吗?在大象进化的早期,潜水呼吸必定对它们的生存极为重要,重要到它们的身体结构必须出现相应的变化才能繁衍下去。大象的祖先很可能是生活在水中的。
    我们怎么知道大象的祖先是怎么生活的呢?一种办法是把大象和其他哺乳动物进行比较,看哪一种和它的亲缘关系最近。通过比较基因序列,人们发现和大象最接近的是生活在水中的海牛目动物(包括三种海牛和儒艮)。大象的一些解剖结构和它的发育过程也和海牛目动物很像,都是水生动物的特征。
    另一种办法是找到大象祖先的化石。已经发现的古象化石有400多种,其中最古老的是生活在大约5千万年前的莫湖象,也叫始祖象。始祖象像猪那么大,形状像现在分布在东南亚和美洲的貘,有一个向前突出的鼻子。貘生活在热带丛林的河流和沼泽中,善于游泳和潜水。始祖象的化石是在埃及北部的沙漠中发现的,但是在几千万年前那里覆盖着亚热带雨林和沼泽。有很多证据表明始祖象就生活在河流或沼泽中,以水生植物为食。和始祖象差不多同时的其他古象也是如此。以后随着气候变化,森林消失,河流、沼泽干涸了,才迫使大象改为到陆地生活,但祖先的遗产则继承了下来。
    大象的鼻子为什么那么长?这个问题的答案有点出乎意料,但是很合理:为了能潜水呼吸。长鼻子其他对现在的大象更有用的功能,都是后来衍生出来的。

2010.5.17.

(《中国青年报》2010.5.19)



长颈鹿的脖子为什么那么长?

13 05 2010年

    长颈鹿是从“短颈鹿”进化而来的,这个事实毫无疑义,古生物学家甚至找到了介于二者之间的过渡型“中颈鹿”的化石。但是长颈鹿的脖子是怎么进化来的?这个理论问题的答案就不是那么显然了。我们从中学生物课学到过,历史上有两种关于生物进化的理论曾经争得很厉害,课本上举的例子,正是关于长颈鹿的进化。
    第一个关于生物进化的理论是拉马克提出来的,其核心是有一种内在的动力驱使生物向前发展,而由于“用进废退”,习性会让生物的器官出现独特的形态。在1809年出版的《动物哲学》一书中,拉马克举长颈鹿为例说明后者:“观察习性影响长颈鹿奇特的形态和大小,是很有意思的:这种最高的哺乳动物生活在非洲内地,那里的土壤几乎总是干枯、贫瘠的,因此它不得不靠吃树叶为食,一直尽力要够到树叶。由于该物种长期保持着这个习惯,导致了它的前肢变得比后肢长,而它的脖子则延长到了这样的长度,长颈鹿即使不用后肢直立,高度也能达到6米。”
    达尔文提出了第二个关于生物进化的理论,那就是自然选择学说。不过,最早用自然选择来解释长颈鹿脖子的进化的,不是达尔文,而是独立提出自然选择学说的华莱士。他在1858年寄给达尔文的论文中简单地否定了拉马克的假说,提出了新的解释:“长颈鹿获得长脖子不是由于意欲得到高灌木的叶子并为此一直伸展其脖子,而是因为在它的原型中,任何脖子较长的变异都能保证在同一个地方要比它们的短脖子同伙吃到更大范围的草料,因此在食物稀缺时让它们能活得更好。”
    华莱士当时并不知道达尔文已秘密研究自然选择学说很多年。他的来稿促使达尔文在第二年发表《物种起源》。也许是不想和华莱士撞车,达尔文在《物种起源》的早期版本中并没有提及长颈鹿的脖子进化,而是以长颈鹿尾巴为例。一直到《物种起源》的第6版,为了反击动物学家米瓦特的批评,才用很长的篇幅讨论长颈鹿脖子的进化,其主要观点是:原始长颈鹿中有的较高有的较矮,当食物缺乏时,较高的个体能吃到较高处的树叶,是其他动物吃不到的,因此有生存优势,能留下更多的后代。一代又一代选择的结果,长颈鹿的脖子就变得越来越长。
    遗传学建立以后,人们知道了后天获得的性状是无法遗传的,即使长颈鹿的祖先由于老是伸脖子让脖子长了一点,也无法让后代天生就有长脖子。拉马克的假说无人相信了,达尔文的说法就传开了。非洲草原在旱季时的确会出现食物缺乏,而长颈鹿作为最高的动物,也的确能吃到其他动物吃不到的树叶,达尔文的解释非常直观,很有说服力。
    但是这个解释也只是一个假说,并没有证据。反而有些反面的证据。例如,长颈鹿并不是总是伸长脖子吃高处的树叶,在有的地方,长颈鹿大约有一半的时间是弯着脖子吃低处的树叶。而且,与达尔文设想的相反,在旱季时反而是高树的叶子少了,长颈鹿不得不去吃矮灌木的叶子,这个时候长脖子似乎并没有显示出生存优势。
    长脖子还有生存劣势。长颈鹿的头比心脏几乎高了3米,为了能保障大脑的血液供应,长颈鹿的心脏很大,动脉管壁很厚,使得长颈鹿的血压是所有哺乳动物中最高的。对生存不利的特征有时也能进化出来。例如雄麋鹿的大角并不利于生存,但是由于雄麋鹿用角打架争夺配偶,让大角有了生殖优势,这些笨重的特征不仅保留了下来,反而越来越笨重。达尔文把这种现象叫做性选择。
    那么长颈鹿的长脖子是不是对它们的求偶很重要呢?是的。在求偶季节,雄长颈鹿会挥动长脖子互相撞头进行决斗,脖子越长,就越容易获胜取得交配的机会。这种决斗非常激烈,有时甚至能导致死亡。雌鹿也比较喜欢接纳脖子较长的雄鹿。
    因此瑞典动物学家西蒙斯和纳米比亚动物学家希培斯在1996年提出长颈鹿的长脖子是性选择的结果。那么为什么雌长颈鹿也会有个没什么用的长脖子呢?有时候只对一性有用的特征,由于遗传的原因,也会在另一性出现,例如雄性哺乳动物的乳头。不过在这种情况下,两性还是会出现显著差别的(毕竟雄性的乳头是不发育的)。西蒙斯和希培斯认为雄长颈鹿的头、脖子都比雌鹿重,就体现了这种差异。
    但是最近这个新假说也受到了挑战。南非动物学家米歇尔等人测量了38头长颈鹿的头重、颈重、颈长、腿长、颈长与腿长比,发现两性之间并无差异。虽然成熟雄鹿的头、脖子都比雌鹿重,但是它们的体重也比较重,如果考虑到体重的差别,两性的形态差异就消失了。因此他们认为这个结果否定了性选择假说。
    在南非,长颈鹿一般都吃高处的树叶,这样一口能吃下更多的叶子。这是因为低处的叶子被其他吃树叶动物吃了,还是因为高处的叶子本来就比较多?另一个南非研究小组做了实验,把一些金合欢树(长颈鹿的主食)围起来不让吃,一个生长季节后,发现这些树高处和低处的树叶量是一样的,没围的树低处树叶量较少是被其他动物吃掉的。也就是说,长颈鹿吃高处的树叶是本能地避免与其他吃树叶动物竞争。这个实验结果支持达尔文的吃树叶假说。
    孰是孰非,只能继续争下去。也许是多种因素的一起作用影响了长颈鹿脖子的进化。这个问题的答案,要比教科书编者想像的复杂得多。

2010.5.10

(《中国青年报》2010.5.12.)



预测假象与骗局

5 05 2010年

    让我们设想这样一个情景。某年的足球世界杯,小组赛已经结束,你正准备欣赏淘汰赛的第一场对决——德国队对瑞典队。这时你收到了一封署名“世界杯预测者”的垃圾电子邮件,信中称他发明了一种预测足球比赛结果的科学方法,准确率达到100%。为了让你相信他所言不虚,免费提供1/8决赛的预测结果,如果8场比赛全部说对,你再交钱——然后他预测第一场比赛将是德国队胜。
    你是有科学头脑的,知道虽然根据双方的实力、状态等因素可以猜测比赛结果,但是想要场场猜对达到100%的准确率是不可能的,就连球王贝利也经常猜错嘛。所以你对这封垃圾来信一删了之。第一场比赛的结果果然是德国对胜,但是你知道这很可能是巧合,随便乱猜也有50%猜对的可能。
    然后你收到了第二封信,预测接下来的阿根廷队对墨西哥队的比赛将是阿根廷队胜。又说对了。这时你开始对此人的预测结果感兴趣。接下来的第三场、第四场……全部8场的结果果然全部说对。你是有科学头脑的,你很快算出,如果是随机乱猜,全部说对的概率只有1/256。你确信此人的确发明了能准确预测比赛结果的方法。
    此人又寄来一封信,要求你向他的网上支付账号转入1千元,才能告诉你1/4决赛第一场比赛德国队对阿根廷队的预测结果。你毫不犹豫地把钱交了,很快得到预测结果说阿根廷队胜。你立即拿出1万元钱到博彩公司给阿根廷队下注,坐等赢回2万元钱。然而比赛结果却是德国队点球胜了,而你再也没有收到“世界杯预测者”的来信。
    这是怎么回事,100%准确的预测方法怎么突然失灵了?这是一个简单的骗局。“世界杯预测者”买了一份含100万个电子邮件的名单,给其中的一半发函预测德国队胜,另一半预测瑞典队胜。根据比赛结果,再给预测德国队胜的那一半分成两半,分别预测阿根廷队和墨西哥队胜。依此类推,最终总会有3906人获得场场准确的预测结果,你很幸运地属于其中之一。只不过你的运气用完了,在接下来的分组中你被分到了预测失败的那组。
    这虽然是个假想的情形,但是类似的预测假象和骗局在现实中并不罕见。现在最时髦的是地震预测。虽然国家立法禁止个人发布短期、临震预报,但是却有不少人在网上这么干。比如有一名京剧团下岗职工号称发明了能捕捉“中微子”预测地震的仪器,几乎天天在网上以气象预报的形式做掩饰,发布中国某地即将地震的预报,并向网友索要捐款赞助。相信他的网友还很不少,据称一个月内就收到了一万多元的捐款。有一位自称有科学头脑的在校大学生给我留言说,据其核实,此人的确有办法预测地震,曾经说某地区要发生4级左右的地震,后来那个地区的某县果然发生了4.4级地震……
    这也是一个简单的预测骗局,能够蒙人的原因在于一般人没有意识到,没有破坏性的地震是极其频繁地发生的。世界范围内一年平均大约要发生13万次3~3.9级地震,13000次4~4.9级地震。这些地震又集中发生在地震带。所以要猜中某个位于地震带的地区在一个时间段内发生一次4级左右的地震,并不难。何况天天发地震预报,不碰巧有几次说得比较准反而不正常了。即使是一个不走的时钟,一天也会报准两次时间。人们会倾向于记住碰巧说准的那几次,而忘了没有说准的无数次,否则所有的算命先生都该下岗了。
    因为此人似乎能够说准几次小地震,有人(甚至包括某些地震局“专家”)就以为他也能说准大地震,却没有意识到这二者存在着巨大的区别。要猜小震不难,猜大震则极难,因为震级越高,发生的频率就越低,碰巧发生在有人居住的地方的大地震就更罕见。而人们关心的,正是这种具有破坏性的大地震能否被预测。但是因为它非常罕见,所以迄今还没有人蒙对过。如果不是靠蒙的,而是靠发现什么前兆信号,那么大地震的前兆信号按理应该更强、更易检测到,也就应该比小地震更容易预测。而事实恰好相反,大地震的发生从来就没有人准确地预测过,正说明地震预测都是靠蒙。
    如果把时间、地点的范围扩大,大地震也能被蒙上。青海玉树地震发生后,兰州地震研究所一名研究员即声称他在2006年发表的一篇论文已预测到了这次地震。实际上那篇论文预测的是“2012年在东昆仑断裂带有可能再次发生7级地震”,时间不准,范围也太大。中国搞地震预测的人非常多,每个断裂带在某个年份可能发生的大地震几乎都有人预测,那么每次大地震发生之后再回头去找,总能找到某篇论文在一定程度上说中了。这种一锤子买卖并不能说明那篇论文的作者真的发现了可靠的预测方法。他们的预测方法都是闭门造车(靠玩数字游戏或自制仪器),适用于世界上发生的任何大地震。如果他们对各个大地震(每年世界范围内大约要发生18次7级以上地震)都能预测到,才会让人相信那不是蒙的。
    这种预测假象本不难识破,但是面临随时可能发生的灾难,人们总爱幻想能有高人指点迷津,心甘情愿地受蒙蔽,因此骗局得以流行。

2010.5.3.

(《中国青年报》2010.5.5.)