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探秘人体科学奇迹

在科学领域的很多激动人心的发明,但均无法与人体科学相媲美,从我们体内的DNA到原子,人体本身就是一个科学奇迹。


1.人体由星尘组成

人体由星尘组成

你体内的每一个原子都有几十亿岁。氢是宇宙中最常见的一种元素,也是人体的主要组成成分,它是在137亿年前的宇宙大爆炸中产生的。碳和氧等更重的原子是70亿到120亿年前在恒星体内产生的,并在恒星爆炸时扩散到太空中。其中一些爆炸的威力很大,它们还产生了比铁更重的元素。人体科学研究表明人体的组成成分确实非常原始:其实你就是一个星团。


2.自然界最大的分子就在人的身体里

自然界最大的分子

实际上我们遇到的每一样东西都由分子组成。这些分子的大小变化多样,它们从由简单的原子对(例如氧分子)到复杂的有机结构,可谓五花八门。但是自然界最大的分子就在你的身体里。这就是染色体1。正常人体细胞核子里含有23对染色体,每个都是一个很长的DNA分子。染色体1是其中最大的一个,包含大约100亿个原子。


3.鸡皮疙瘩是让人看起来更有威胁性

鸡皮疙瘩是让人看起来更有威胁性

鸡皮疙瘩是正在进化中的我们的祖先的一个遗留物。当每根毛发根部周围的微小肌肉收紧,令毛发变得竖起来时,就会出现鸡皮疙瘩。当身上有足够多的毛发覆盖在上面,这会导致皮毛变得更蓬松,使更多空气进入毛内,令其变成更好的绝缘体。但是人类稀拉拉的体毛让我们的皮肤看起来很奇怪。我们在感到害怕或者在体验感情性记忆时,也会有汗毛竖起的感觉。很多哺乳动物在受到威胁时会竖起毛发,让它们看起来显得更大,因此更有威胁性。人类竖起体毛也是出于类似防御机制,在人体科学来看这种效果没什么用了。我们仍会有体毛竖起的感觉,但却看不到体积增大。


4.人的原子数量是7000000000000000000000000000

组成人体的原子

在不知道组成人体的原子有多少前,你很难理解这些原子到底有多小。一名成年人由大约7000000000000000000000000000(七乘以千的九次幂)个原子组成。


5.红色血液是因为含有铁元素

红色血液是因为含有铁元素

你看从割破的手指里渗出的血液时,你可能会以为它是红色的,这是因为它里面含有铁元素,而不是铁锈呈现的微红色。红色出现,是因为铁被禁锢在称之为卟啉的血色素里的一个原子环里,正是这个结构的形状产生了红色。血色素有多红,主要取决于包围它的是不是有氧分子。人体科学研究表明当有氧气存在时,卟啉的形状就会发生改变,让红色血细胞变得更鲜艳。


6.在太空中会夺去你生命的事情是缺少空气

在太空中会夺去你生命的事情是缺少空气

如果科幻影片可信的话,要是你在没穿太空服的情况下被从飞船里推出来,将会发生非常可怕的事情。但这通常是虚构场景。其实人体科学是非常复杂的,当体内的空气发生膨胀时,将会感觉有些不舒服,但是并不会像好莱坞影片里描绘的那样,人体会发生爆炸。尽管液体确实会在真空环境下沸腾,但是人体血液受到循环系统的压迫,将不会发生上述情况。虽然太空温度很低,但是你不会很快失去热量。就像保温瓶显示的那样,真空是一个很好的绝缘材料。实际上,在太空中将会夺去你生命的事情是缺少空气。在1965年的一项试验中,一只动物的太空服在美国宇航局的真空室里炸开一个口子。动物在大约14秒后仍意识清醒,而且它也幸存了下来。在这种环境下的精确幸存极限还不得而知,也许是1到2分钟。


7.组成人体的原子主要是真空

组成人体的原子主要是真空

组成人体的原子主要是真空,因此,尽管人体由那么多原子组成,但是如果没有这些真空区,你将会被压缩成很小的体积。组成原子里的物质的大部分体积的核子与整个结构相比,就相当于一只苍蝇与它所在的一座大教堂相比。如果你失去体内的所有真空区,你的身体将能放进一个边长小于五百分之一厘米的的一个立方体里。中子星是由经历这种压缩过程的物质组成。一立方厘米中子星的重量就有大约1亿吨。整颗中子星的重量远比我们的太阳重,而它只是一个直径大约相当于怀特岛直径的球体。


8.组成物质的原子永远不会碰触到对方

组成物质的原子永远不会碰触到对方

它们相距越近,它们的组成部分携带的电荷之间的斥力就越大。这就如同想把两块极其强大的磁体北极对着北极放在一起。这甚至适用于似乎将要接触的物体。当你坐在椅子上时,事实上并未接触到它,而是飘浮在它的上面,与它保持着一定距离,原子之间的斥力导致这种悬浮状态。这种电磁斥力比地心引力不知强多少倍。你可以通过把一个电冰箱磁体拿到电冰箱附近,然后松手,进行演示。微小磁体的电磁力可以完败整个地球产生的万有引力。


9.帮助消化的细菌可以在阑尾里得到休息

细菌可以在阑尾里得到休息

阑尾一直声名狼藉。它常被视为人体的一个组成部分,但数百万年前就失去了功能。它让我们意识到它的存在的唯一方式,就是偶尔感染,引起阑尾炎。然而最近人体科学研究发现,阑尾其实对那些帮助消化的细菌来说是很有用的。在内脏里疯狂活动后,这些细菌可以在阑尾里得到休息,有时还可以把这里当作繁殖地,给肠道补充细菌新成员。因此你需要尊重自己的阑尾。


10.量子体

量子体

其中一个科学之谜,是像人体一样显然是固体的简单东西,如何能够用行为怪异的原子和它们的组成成分等量子粒子组成。如果你要求大部分人画出他们体内的一个原子的图案,他们将会画出一个像微型太阳系的东西,核子相当于太阳,电子像行星一样绕其运行。这的确是原子的一个早期模型,但是现在我们知道,这种原子顷刻就会分崩离析。这是因为电子拥有电荷和一个不断加速的带电粒子,这会导致它以光的形式释放出能量,致使电子螺旋运动,最终撞上核子。事实上,电子被禁锢在特定轨道上,这就如同它们在铁轨上运行。它们无法在这些轨道之间存在,但是能够通过“量子跃迁”,从一条轨道进入另一条轨道。此外,作为量子粒子,电子以一个集团的形式存在的可能性,比处于特定位置的可能性更大,因此显示电子的更好画面,是电子在核子周围的运行路线看起来像是真的贝壳一样。


11.人体上的毛发数量与黑猩猩身上的同样多

人体上的毛发数量与黑猩猩身上的同样多

这个人体科学似乎很难令人信服,但事实上我们人体上的毛发数量与黑猩猩身上的同样多,只是我们的毛发的用处更小,因此它们变得很细,很短,几乎不被人们意识到。我们不清楚为什么我们会失去具有保护作用的毛发。据称这种变化是为了早期人类更容易排汗,更不易生长虱子和扁虱等寄生虫,甚至是因为我们的祖先的一部分时间会在水上生活。但是,也许最令人着迷的观点是,早期人类从森林迁徙到大草原上后,他们需要更多合作。当动物为了合作的目的而繁育后代时,就像我们曾经把狼驯化成狗那样,它们会变得更像它们的婴孩。在一项从20世纪50年代开始的为期40年的迷人试验期间,俄罗斯狐狸通过一代代繁育进行驯化。在这期间,成年狐狸变得越来越像大一些的幼崽,它们花更多时间玩耍,并形成下垂的耳朵、松软的尾巴和有图案的皮毛。人类同样拥有婴儿期猿的一些特征,例如大脑袋、小嘴巴和身上更细的毛。


12.有益DNA有些来源于病毒

有益DNA有些来源于病毒

令人吃惊的是,并非你染色体里的所有有益DNA都是从祖先那里遗传下来的,有些是从别的地方“借来的”。你的DNA包含的基因至少来源于8种逆转录酶病毒。这些病毒利用细胞的机制复制DNA,并接管一个细胞。在人类历史的某个阶段,这些基因逐渐与人类DNA结合到一起。DNA里的这些病毒基因现在在人类的繁衍生息过程中起着至关重要的作用,然而相对于我们的遗传血统而言,它们完全是外来物。


13.人并非只有5种感官

人并非只有5种感官

不管你听到过什么,其实你并非只有5种感官。关于这个人体科学,举个简单的例子,把你的手放在距离炙热的铁块几厘米的地方。虽然没有一个感官会告诉你你将会被烧到,但是你能感觉到炙热的铁块就在不远处,你不会去碰触它。这要归功于我们的另一个感官——皮肤里的热感应器。与此类似,我们还能感觉到疼痛,或者分辨出我们的身体是否上下颠倒。另一个简单测试是闭上眼睛,并触摸你的鼻子。你并不用5种感官告诉你应该怎样找到它,而是凭借本体感受。这就是能够察觉身体不同部位的感官。这是一种后感官(meta-sense),它结合了大脑有关你的肌肉感知身体大小和形状的知识。不用你的5种基本感官,你仍能准确引导自己的手去触摸自己的鼻子。


14.睫毛里有可能长有螨虫

睫毛里有可能长有螨虫

不管你有多大年龄,你的睫毛里都有可能长有螨虫。这些微小动物依靠衰老的皮肤细胞和人类毛囊产生的天然油脂(即皮脂)生活。通常情况下它们是无害的,不过也会导致一些人产生过敏反应。睫毛螨虫一般体长达三分之一毫米,而且几乎是透明的,因此你根本无法借助裸眼看到它们。把一根睫毛放到显微镜下,你有可能会发现这些小东西,因为它们大部分时间都生活在睫毛与皮肤接触的毛囊根部。大约半数人拥有睫毛螨虫,而且这一比例会随着年龄增长而增长。


15.眼睛可以看到光分子

眼睛可以看到光分子

你的眼睛非常敏感,它们甚至能够发现少量光分子。如果你在晴朗的夜晚观察仙女座,即使是一小块模糊的光点借助裸眼也能看到。如果你能辨认出那个微小的光斑,那么你看到了在没有科技辅助下的人类极限。仙女座是距离我们的银河最近的大星系。但是“近”是银河间距离的相对术语,仙女座距离地球250万光年。撞上你的眼睛的光子在开始它们的旅行时,地球上还没有人类。我们通过进化,已经能够看到几乎令人难以想象的遥远距离。


16.人体依靠细菌而活

人体依靠细菌而活

仅从细胞的角度看,你体内的细菌量远远超过人类本身。人体内的细菌是细胞量的10倍多。很多称你的身体为“家”的细菌都是非常友好的,它们不会对你构成任何危害。有些是有益的。20世纪20年代,美国一位人体科学工程师研究动物是否能在无菌环境下生存,他希望证明无菌的世界更健康。这位名叫詹姆斯-A-瑞尼尔斯的科学家一生都在努力创造一个可供动物生长的无菌世界。结果显而易见,这并非不可能实现。但是瑞尼尔斯养的很多动物都死掉了,幸存下来的也必须用特殊饲料喂养。这是因为肠道里的细菌有助于消化。你可以在无菌环境下存活,但是如果你的肠道里没有细菌产生的酶的帮助,你就必须食用比通常饮食含营养成分更多的食品。


17.你的真实年龄实际上是要加上母亲的年龄

你的生命是从一个卵子开始的

就像一只小鸡,你的生命是从一个卵子开始的。这指的并不是一个蛋,而是一个卵子。然而,人类卵子和鸡蛋之间存在的巨大不同会对你的年龄产生惊人影响。人类的卵子非常小,它们只有一个细胞那么大,直径一般是大约0.2毫米——与打印出来的句号大小差不多。你的卵子是在母体内形成的,但是令人吃惊的人体科学是,当你的母亲还是胚胎时它就已经形成了。母体为你提供的卵子结构和你的一半DNA,可被视为是你生命的最初阶段。而这一切发生在你母亲出生以前。假设你母亲是在30岁时生了你,那么在你18岁生日时,你的真实年龄其实已经超过48岁。


18.我们DNA的另外97%也相当重要

我们DNA的另外97%也相当重要

我们经常认为基因是决定我们的外表的控制因素,但是基因只是DNA的一小部分。另外97%曾被认为是毫无用处的,直到最近人体科学研究才意识到,表观遗传学——基因以外的发展过程,对我们的发展也具有重大影响。一些部分相当于控制“开关”,能够开启或者关闭基因,或者安排其他关键化合物的生产。大约2万个基因是如何精确定义我们的长相的,长期以来这个问题一直困扰着科学家。现在他们终于发现,原来我们DNA的另外97%也相当重要。


19.光学错觉

光学错觉

我们所“看到的”这个世界是人造的。我们的大脑产生图像的方式与摄像机不同。大脑通过感知光、阴影、边缘、弧度和其他因素的分子提供的信息,构建出这个世界的模型。这使大脑更容易去除掉盲点,即视网膜内视神经彼此相连的地方,这里没有感受器。它还补偿了所谓扫视的快速眼部移动,提供一个平稳视力的错误图像。但是这一过程的不利方面,是它我们的双眼很容易被愚弄。电视、电影和幻觉就是通过误导大脑相信眼睛看到的东西产生作用的。这也是为什么月亮看起来比实际上,而且似乎大小有变化:月亮的真正光学大小与用钻孔机在伸手可及的地方钻的一个孔的大小类似。


20.很多身体控制行为都来自于潜意识

很多身体控制行为都来自于潜意识

如果你像大部分人那样,你将能在眼睛后面查找到你的意识所在,就像那里坐着一个小人,它正在操控一个更大的机器——你的身体。你清楚那里并没有什么小人,正在操作控制杆,而是你的意识似乎是一个独立的存在,指挥着身体其他部位应该怎样做。事实上很多身体控制行为都来自于潜意识。一些任务通过不断实践已经实现自动化,因此我们不用再思考这些基本行为。这个过程是由靠近脑干的大脑最原始的一个部位控制的。然而,即使是一项清醒的意识行为,例如捡起地上的东西,似乎也涉及到一些潜意识前体细胞,大脑被激活后,你才能做出上述决定。有关意识行为到底起着多大作用的问题,这个人体科学一直存在很多争议,但是很显然我们对潜意识行为了解还不够。