我们的细胞竟有一半不属于人类!

2020-05-28 02:34
奇闻怪事 2020年2期
关键词:哈德逊冰盖引力

人是拥有1013个微生物的“生态系统”

现代人也常常把自己称作孤岛。这或许是人们在产生淡淡悲伤,但在生理学上,这句话是成立的——人体上存在着一亿以上的微生物群落,微生物总数超过十万亿个之多,涵盖了细菌、真菌、病毒,甚至还有少部分从远古洪荒穿越而来的古细菌。

如果把人体比作地球,那皮肤、肠道、口腔、呼吸道等部位就是微生物的非洲大草原,他们在这些地方同吃同住,既靠人体的滋养存活,也可以反过来作用于人体,影响身体机能,形成一个和谐的生态系统。

可以说,每个人的身体,都是比鲸落还要神奇瑰丽的生命奇迹。

来自比利时鲁汶大学的耶洛·恩雷教授是世界顶级的微生物学者,他发现了微生物与人体抑郁症的关系,并说,“你不单单是一个人,还是行走的菌群”。

人类的祖先有很多,微生物就是其中一个。不过,看到这里,可能有的人心里还是会打鼓:身上这么多微生物,到底会对我干嘛呀?

身体里的微生物会对我们干什么

首先,它们可能会改变我们的基因。

目前已经发现,人类基因组中有8%的序列来自于逆转录病毒;还有科学家分析称,人类有145种基因片段来自于细菌、病毒等微生物。也就是说,当代地球人的祖宗并不完全是人,还有部分是细菌和病毒。

先别慌,这些微生物基因片段是在人类漫长的进化过程中,通过一个又一个偶然的基因交换事件,一点点进入人类基因组的。

至于对人体的影响嘛,目前还不清楚。不过,反正它们也至少存在于人类基因组中几十万年了,算得上是祖传的染色体,既传之则安之,知道自己身世的你笑着活下去就好。

虽然对基因组没办法,但对那些还在人体上活蹦乱跳的微生物,科学家们倒是越来越关注了。比如肠遭菌群,研究发现,克罗恩病、溃疡性结肠炎等炎症性肠病发病时,肠道菌群也会随之发生明显变化。而利用口服双歧杆菌等益生菌来调整肠道菌群,对很多肠道疾病也有治疗作用,这也是消化科和儿科应用多年的基本操作。

什么是皮肤微生态?

众所周知,皮肤同样是人体微生物聚居的重镇。在皮肤微生物里,约74%~80%为细菌,5%~10%为真菌,10%~20%为病毒。其中关注度最高的,还是各种细菌在皮肤病中扮演的角色。

从肠道的例子我们知道,调整局部微生态,可以治疗和预防相关部位的疾病,这个经验能否套用在皮肤上呢?

试想,如果可以通过某种手段来调节皮肤表面的微生态,从而实现对皮肤病的治疗,乃至达到美白、止痒、抗衰老的效果,那必将是对皮肤科学界疾病认知和治疗手段的巨大革命。

幸运的是,越来越多的研究结果照亮了人类在皮肤微生态调控方面的道路。

1013个微生物住在人体内,难免会拉帮结派,形成各种势力,互相倾轧,玩起“权力的游戏”。在部分皮肤病中,科学家们通过改变皮肤微生物菌群组成的比率,也可达到治疗效果。

像大家耳熟能详的皮肤病,例如痤疮、头皮屑(脂溢性皮炎)等,早已证明与微生物密切相关,对微生物的调控是治疗这些疾病的关键。

此外,皮肤上的微生物虽然互相打得热闹,但当面对来自各种外界的致病微生物、空气污染物时,还是能携手抗敌、抵御外侮的。它们能促进角质形成细胞分泌一类叫做“抗菌肽”的物质,不仅可以杀伤那些死皮赖脸凑上来的病原体,同时还具有防粘附属性,让不管污染物还是病原菌都不容易粘附到皮肤上,形成了一层生物学意义上的屏障。可以说,皮肤微生物就是人类的守卫。

皮肤微生态的调控助你防衰老

在万众期待的抗衰老方面,皮肤表面菌群也能一展身手。正如网上铺天盖地宣传的一样,氧化应激是皮肤老化的重要原因。而皮肤表面的细菌能够分泌一种强效抗氧化剂,明显改善角质形成细胞的氧化状况,从而延缓皮肤衰老。此外,这类抗氧化剂还能减少黑色素生成,甚至对黑色素细胞生长可能起到抑制作用,功能之全面,堪称完美。

除了抗衰和美白,皮肤微生物对人体的重要作用还在于调节免疫系统。

大家都知道,免疫系統就是人体的卫兵,能抵御外来物质和生物的侵袭。可惜,卫兵也不是天生就知道谁是坏人的,它们认识的只有距离自己最近的皮肤微生物。这些微生物一次次地刺激免疫系统,让免疫细胞们高度警惕,狠狠记住了它们的样子,保证以后再碰到它们绝不手软。可怜的免疫系统,就这么在无数次的伤害中慢慢锻炼成长。

有趣的是,因为每个人的皮肤微生物群都会随着外界环境、外伤、抗生素应用等因素的影响而改变,就使得每个人的皮肤微生态都是独一无二的,因而可以给予自己的免疫系统独一无二的刺激和训练。利用这个原理,在未来也许可以选择性地训练免疫系统对某些物质过敏或耐受,造福广大过敏性疾病患者。

另外,皮肤菌群不仅仅作用于皮肤,甚至能影响肠道菌群的稳定。多项研究显示,痤疮患者的肠道菌群中,梭状芽胞杆菌等益生菌的比率均发生下降。

总之,皮肤微生态的调控是目前皮肤科学界最大的热点之一,而化妆品则凭借其日常使用的便利性和频繁度,当仁不让地成为这场改革的弄潮儿。可惜,尽管所有人都知道这个领域的重要性和广阔前景,但目前始终缺少有效的调控手段,大家都只敢在黑夜中摸索,默默准备自己的黑科技,期待能成为第一束照亮黑暗的火把,让行业望风而降。

在目前的研究中,噬菌体作为能吞噬细菌的病毒,因为既存在于皮肤表面,又能对细菌起到针对性作用,所以被认为是颇具潜力的研究目标。而国外如欧莱雅等化妆品巨头多年前已开始进行相关的产品研发,在去屑和帮助改善皮肤敏感等方面,也获得了不俗的口碑。

也许在不久以后,我们就能在科技的帮助下,让身上的微生物宝宝们像小蜜蜂一样任劳任怨地干活,不分昼夜抗衰老,谈笑间成为自己身体微生物的美丽女王。

这个地方引力小

哈德逊湾位于加拿大东北部,是仅次于孟加拉湾的世界第二大开阔形海湾,水域面积达到123万平方千米。20世纪60年代,科学家们准备绘制首张地球引力图时,意外地发现哈德逊湾以及周边地区的引力比预估值要低很多,是世界上引力最小的几个区域之一。在哈德逊湾附近居住的居民,会比在加拿大其他地区居住时,体重轻约2.8克,从相同的高度跳下,这里的下降速度永远会更慢一点。

由于距离地心较远,在赤道上,引力是最小的,而随着维度的增加,引力会逐渐增加,到了南北极,引力又达到了最大值。但为什么位于高纬度的哈德逊湾,引力反而变小呢?

引力哪儿去了?

实际上,地球引力的大小除了受到物体与地心距离远近的影响,最主要的决定因素是地球的质量。

我们知道,引力是两个原子之间相互吸引产生的作用力。假如你将两个高尔夫球放在桌子上,这两个高尔夫球的原子之间会产生一种非常微弱的吸引力。如果你将两个质量更大的物体,比如两个铅球放在一起,它们之间产生的吸引力会更大一点。而只有那些由大量的原子构成的物体,比如像地球这样的大质量星球,这时其产生的引力才会是非常巨大的。

所以,物体的质量直接决定着物体的引力。地球是个赤道略凸、两极略扁的椭圆,各处质量并不是均匀分布的,引力也往往并不相同。科学家们推测,哈德逊湾区域引力更小,可能是因为这片区域的地少了一些。

然而,为什么哈德逊湾区域的地会少了一些呢?

冰盖把地块挤走了

现在科学家们普遍用冰盖理论来解释这一现象。

今天的加拿大和美国北部大部分地区,曾被巨大的劳伦冰盖覆盖。劳伦冰盖为第四纪大冰盖,冰盖面积达1380万平方千米,覆盖的区域最南端能到达北纬36°。其厚达3.2千米,最厚处在哈德逊湾一带,厚达3.7千米。它也很重,沉甸甸地压在地壳上。但随后,由于气候变暖,大约在1万年前,劳伦冰盖融化了。科学家们认为正是这块冰盖的融化,导致哈德逊湾地区引力变小了。

然而,为什么冰川融化,会导致引力变小呢?

为了方便理解,我们不妨打个比喻。想象一下,你的面前有一块蛋糕,当你将手指轻轻放置于上面,会发生什么?你手指压的地方会发生凹陷,凹陷处的“蛋糕”会向两边挪动。当你把手指移开,蛋糕又会反弹回正常状态。

你的手指就像冰川,那块蛋糕就像地表。当厚重的冰川压着地表时,地面会发生凹陷,凹陷处的“土地”会向两边挤。但与蛋糕不同的是,地表凹陷处被挤走的“土地”并没有重新反弹回来,因为它的反弹速度非常缓慢,每年不到2.54厘米。所以,当劳伦冰盖压融化后,由于其土地已被挤压到两边,哈德逊弯周边区域质量会变小,而质量小也就意味着引力小。

其他的原因

为了证明劳伦蒂斯冰盖确实能对地球引力产生影响,美国哈佛-史密松天体物理中心的科学家们进行了一项庞大的研究。他们使用了GRACE卫星收集到的2002年4月~2006年4月期间的数据,进行了一番复杂的计算。GRACE卫星由两颗卫星构成,两颗卫星相距220千米,在距离地面500千米的轨道上运行。

当第一颗卫星飞过哈德逊湾地区时,引力的减少会使这颗卫星稍微偏离地球和它身后的姊妹卫星。由于GRACE卫星的位置能以微米级的精确度测量,所以能探测到这种距离的微小变化,随后据此计算出引力的变化。

通过这些数据,科学家们绘制出了上一次冰河世纪时期哈德逊湾的地形图,当时它仍被劳伦冰盖覆盖着。这张地形图显示哈德逊湾地区在1万年前,其东部和西部两个区域冰层更厚,凸起的程度更高。而计算结果也表明,今天这两片区域的引力也确实比哈德逊湾其他地区更小。这就说明研究者的推测是正确的。

不过,这次的研究也表明,冰盖理论只能解释哈德逊湾地区25%~45%的引力异常,另外的影响因素是该地區的地质活动。

我们知道,固体地球由地壳、地幔、地核构成。在地表以下100~200千米处,为地幔的软流层。这一层温度非常高,固态物质部分熔化,具有类似流体的性质。滚烫的岩浆做着缓慢的上升或者下降运动,形成一个环形的对流体。

当对流体上升时,会造成陆地板块的隆起,形成山脊,而下降时,会将覆盖在其上的大陆板块拖曳下来,减少该区域的质量。科学家们认为,哈德逊湾地区正处于软流层下降地段,这就是该地区引力异常的另外一个重要原因。

至此,困惑科学家40多年的哈德逊湾引力丢失之谜终于破解了。科学家们预计哈德逊湾地区的地表要反弹回最初的位置,还需要花费5000年的时间,届时哈德逊湾地区丢失的引力会重新被“找回来”一部分。

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