4.最坚实的生物材料

　　今年年初，参与这项研究的斯洛文尼亚科学与艺术学院的马特加斯·昆特纳使用卷尺测量达尔文吠蛛蛛网中心有多高。据阿格纳尔森介绍，与其织出的巨大蛛网不同，达尔文吠蛛本身并不太大：不包括它的腿，成年达尔文吠蛛的长度通常不到0.8英寸(约合2厘米)。对达尔文吠蛛蛛丝的分析结果表明，它是迄今最坚实的生物材料。阿格纳尔森说：“坚实意味着可以在断裂前吸收能量，也是强度和弹性完美结合的产物。”达尔文吠蛛的蛛丝“大概相当于钢筋强度，但又比钢筋坚实，因为它也具有伸展性。它比凯夫拉纤维坚实好几倍，而凯夫拉纤维是最坚实的人造材料之一。”

　　5.达尔文吠蛛近亲

　　2010年，科学家在观察一个尚未命名的蜘蛛种类织网，这个种类可能是达尔文吠蛛的近亲，碰巧也生活在马达加斯加岛的安达斯比-曼塔迪亚国家公园。这个蜘蛛网的中心圆形结构的宽度大约为3英尺(约合1米)。相比之下，达尔文吠蛛的中心圆形结构的宽度最多为9英尺(约合3米)，不过，达尔文吠蛛蛛网多数要比这个小得多。

　　6.达尔文吠蛛织出的“陷阱”

　　在了解到达尔文吠蛛的存在以后，阿格纳尔森的研究小组最想知道的一件事是，它如何织出可横跨河两岸的蛛网，例如位于马达加斯加岛安达斯比-曼塔迪亚国家公园的这条河，照片摄于2010年。阿格纳尔森称，一名护林员说“达尔文吠蛛可以像人猿泰山一样荡秋千：它们挂在丝网上，来回游荡。我们试图验证这种说法，而结果证明这并不是真的。”不过，小组成员马特加斯-格雷戈里克发现了达尔文吠蛛确实具有一项独特的本领，他将来会在科学期刊上进行描述。

　　7.酷似靶心

　　在这张摄于2010年的照片上，阿格纳尔森正在研究达尔文吠蛛蛛网。他希望，对达尔文吠蛛的研究有助于揭开有关蛛丝的种种谜团。他说：“几乎所有针对蛛丝的研究都集中在一种或两种蜘蛛身上，即大木林蛛和金蜘蛛。我们希望对蜘蛛多样性展开更为广泛的研究。没有理由认为大多数科学家研究的两个典型蜘蛛，就是织出最好蛛丝的蜘蛛种类之一。”(孝文)

　　根据这张资料照片，与“泰坦尼克”号船首栏杆相连的冰柱状铁锈，正在慢慢侵蚀这艘沉船(图片提供：Emory Kristof, National Geographic)

　　新浪环球地理讯 据美国国家地理网站8月23日报道，一支美国探险队8月22日从纽芬兰出发，前往世界上最著名的沉船——“泰坦尼克”号的沉没之地，评估这艘已经成为海洋生物美餐的巨轮的受损程度，研究新的保护方法，同时将采用3D技术拍摄“泰坦尼克”号残骸，生动呈现给世人。

　　再探“泰坦尼克”号

　　1912年4月15日，号称“世界工业史上的奇迹”的豪华客轮“泰坦尼克”号与冰山相撞沉没，1500多人葬身海底，直到1985年它被人从被大西洋海底发现，这艘巨轮才再次出现在公众的视野。如今科学家表示，由于遭受吃金属的生命形式的腐蚀、强大的洋流冲击，甚至是人类自身的过失，“泰坦尼克”号可能会永远地消失。

　　“泰坦尼克”号正在慢慢分解。探索家们已记录了坍塌的屋顶、摇摇欲坠的甲板和“泰坦尼克”号桅杆瞭望台的消失。从这个瞭望台，瞭望员弗雷德里克-弗利特看到了历史上最“臭名昭著”的冰山。美国伍兹霍尔海洋研究所专家比尔-朗格说：“在‘泰坦尼克’号的现状还能维持多长时间上，每个人都有他们自己的见解。有人认为船首会在一两年内坍塌，也有人说还能坚持几百年时间。”

　　一个新的探险队于8月22日从纽芬兰圣约翰岛启航赶赴大西洋，朗格担任光学勘测小组负责人。圣约翰岛距离“泰坦尼克”号沉船地大约350英里(约合560公里)。“泰坦尼克”号沉没于深达2.4英里(约合3.8公里)的海底。这个探险队的目标是尽全力保护“泰坦尼克”号现状，最终确定沉船会被冲走多远，还能存在多久。朗格说：“我们正试图将真实、确凿的数据带给那些能够做出上述判断的学者。”

　　装备高科技设备

　　此次活动名为“泰坦尼克”号探险(Expedition Titanic)，将持续20天之久，研究人员会利用遥控潜水器完成对“泰坦尼克”号方圆6平方英里(约合15平方公里)残骸散落地史无前例的考古分析，如“泰坦尼克”号断裂成两半的船体。“泰坦尼克”号的船首和船尾在沉没前即与船体分离，如今相隔0.3英里(约合0.5公里)。大量高清照片和视频将与声音和雷达绘图数据结合起来，形成“泰坦尼克”号遗址的3D图，令科学家和探险家对其详加研究。

　　组织者称，有些照片将会揭示前所未见的“泰坦尼克”号部分船体。而其他照片在与早前几年的证据比对后，有助于专家判断“泰坦尼克”号沉船的腐蚀速度。“泰坦尼克”号探险任务还将搜集可靠数据，例如测量船身厚度，检查置于沉船地的钢质实验平台。此外，科学家将获取周围水域的数据，以探究其支撑海洋生物——造成“泰坦尼克”号腐蚀的主要原因——的能力。

　　20世纪80年代和90年代，“泰坦尼克”号探险任务领队纳格奥莱特先后30多次下潜至“泰坦尼克”号沉船遗址，见证了它的腐蚀过程。1987年至1993年，纳格奥莱特发现“泰坦尼克”号休闲馆屋顶遭侵蚀坍塌，上层散步甲板腐蚀。在20世纪90年代的一次潜水作业中，他又发现之前与前桅杆相连的瞭望台完全消失了，显然，由于受损严重，瞭望台最终折断落入不明水域。

　　纳格奥莱特说：“我在一些地方看到了许多不同之处，在其他地方则几乎没有看得见的损毁。例如，船尾是‘泰坦尼克’号受损最严重的地方，现在，大部分都已坍塌。船首相当狭窄，也是‘泰坦尼克’号最牢固的部分，仍然保存相当完好。”纳格奥莱特是泰坦尼克公司海底研究部门主管。该公司打捞出“泰坦尼克”号的文物用于展览。

　　巨轮已成海洋生物的美餐

　　“泰坦尼克”号正在海底惨遭多个过程的“蹂躏”。首先，这艘曾经长达883英尺(约合270米)的巨轮成了海洋生物的美餐。软体动物吃掉了“泰坦尼克”号的部分木质材料，将金属船体暴露给微小细菌和真菌。随着微生物不断侵蚀“泰坦尼克”号，它们形成了独立的像冰柱一样的生物群落——rusticle，这是外形类似于冰柱或钟乳石的一种铁锈，为铸铁在水下经氧化后的产物。

　　据有过对“泰坦尼克”号现场探索经历的微生物学家罗伊-库利摩尔(Roy Cullimore)估计，到1996年，仅在“泰坦尼克”号船首部分外面，冰柱状铁锈的重量就达650吨，自此，它们不断在沉船内外生长。库利摩尔还是加拿大生物科技公司“Droycon Bioconcepts”的创始人。据他介绍，冰柱状铁锈可能还会侵蚀前桅杆内部，结果可能造成桅杆在一年内完全倒塌。

　　下层散步甲板也在慢慢碎裂，按照当前速度，可能在二十年内爆裂。库利摩尔称，为建造“泰坦尼克”号，工人从“天然矿物中提取铁，将其转换为钢。现在，微生物正慢慢侵蚀这种钢，有些冰柱状铁锈生物质接着又将目标瞄准生铁——没有精炼过的粗铁。”他指出，部分被细菌消化的铁进入海洋，最终积聚于动物血液中或需要铁进行光合作用的海洋植物中。

　　即便冰柱状铁锈不存在，“泰坦尼克”号自身也能快速腐蚀，一定程度上是因为它含有金属物质，可以支持一个称为电化交换(galvanic exchange)的过程。在维持电子存在方面，铅、铜、黄铜和“泰坦尼克”号上的其他金属物都强于铁，而铁构成了钢质船体的大部分。据美国国家海洋与大气管理局科学家介绍，当铁与电解液(如盐水)中上述金属物质相接触，电子会从一个金属物流到另一个金属物，令铁遭到快速腐蚀。

　　避免与沉船相撞

　　“泰坦尼克”号无声无息消失在北大西洋海底，而难以预测的海底洋流也在不断侵蚀沉船。纳格奥尼特在谈到洋流时说：“它始终在变化，前后拍击，这就像是飓风从一侧绕树运动几小时，接着从另一侧运动几小时，最终，这棵树不见了。几年前，我可以在甲板上看到几个窟窿，现在，这些窟窿变得越来越大——洋流来回运动，每天24小时作用于它们。”

　　人类活动可能也在加速“泰坦尼克”号的分解，而且肯定改变了它的栖息之地。例如，数千件文物已被合法打捞上来，还有未知数量的文物可能已被非法打捞。载有科学家、电影制作人员和游客的船只将许多垃圾扔到“泰坦尼克”号沉船周围。

　　此外，据“泰坦尼克”号探险任务的另一位领队戴维-加洛介绍，1985年带领一个探险队找到“泰坦尼克”号的探险家罗伯特-巴拉德和其他探险家称，由于降落在“泰坦尼克”号沉船附近或不小心与沉船相撞，水下自动潜水器可能对“泰坦尼克”号造成相当大的破坏，而最新探险将会倍加小心，不会造成这种破坏。

　　加洛是伍兹霍尔海洋研究所特别项目主任，他说，新的遥控潜水器也会在“泰坦尼克”号沉船周围探测，但会采取任何可能的措施，以免损坏沉船，或与沉船相撞——无论对“泰坦尼克”号还是遥控潜水器而言，相撞都意味着极大的危险。

　　他说：“我们会非常的小心，避免碰到‘泰坦尼克’号沉船。这就像是一次军事行动或手术：风险始终存在，但我们竭尽所能确保我们不会以任何形式改变遗址自身。”“泰坦尼克”号探索任务可能还会找到人类过去对“泰坦尼克”号造成哪些损坏的确凿证据，加洛说，在此之前，大部分这样的证据都是道听途说。探险人员此次可能会找到电缆等现代设备残骸，最终将它们回收。

　　“泰坦尼克”号腐蚀确凿证据

　　“泰坦尼克”号探索任务将在沉船地打捞其腐蚀的确凿证据——钢质实验平台，即看上去像是小型折梯的设备。这个实验平台最早是在1998年部署到海底的，承受了与“泰坦尼克”号同等条件的破坏。因为科学家清楚实验平台部署到海底时的准确厚度，所以，借助这些实验工具，研究人员可以准确评测“泰坦尼克”号沉船地金属分解速度。

　　微生物学家库利摩尔说：“我们其实就是在检查它们周围还有多少钢。”一旦对金属分解速度分析完毕，科学家就可以更准确地预测出“泰坦尼克”号还能保持多长时间的相对完好状态。除了伍兹霍尔海洋研究所，其他一些顶尖科研机构也在设法采集“泰坦尼克”号的数据。不过，拥有“泰坦尼克”号沉船打捞专有权的泰坦尼克公司资助了“泰坦尼克”号探索任务。

　　过去二十多年来，打捞“泰坦尼克”号一直备受争议，反对打捞的人当中就包括发现“泰坦尼克”号沉船的巴拉德。巴拉德认为，世人不应打破“泰坦尼克”号的现有宁静，而应让它作为死于这场灾难的1500多名乘客和船员的“神圣墓地”，但是，打捞公司、游客和电影制作人员却将“‘泰坦尼克’号沉船地变成乡村集市的‘怪人秀’。”

　　不过，“泰坦尼克”号探索任务的组织者表示，他们不会有意收集文物。加洛说：“我们要寻找的唯一财宝是精神财富。除了数据，我们不会收集任何东西。”即便如此，加洛承认，探险队的最新发现可能会对是否打捞“泰坦尼克”号的争论起到推波助澜的作用。他说：“如果我们发现船体会在短期内完全坍塌，那时我们该如何处理船体内的文物？”

　　3D呈现“泰坦尼克”号

　　加洛又反问道：“难道我们让它自然分解？或者，我们尽力保存这些遗产，从海底打捞部分文物？”在涉及颇具争议的“泰坦尼克”号沉船上，至少每个人在一件事上可以达成共识。加洛说：“有人说，‘泰坦尼克’号的状况看上去是有史以来最好的，我不清楚他们这样讲是什么意思。我们知道，它正像大多数人造物体一样遭到腐蚀，在深深的海底不能保存很久。”

　　他最后指出，从严格意义上讲，“泰坦尼克”号探索任务“是获取有关这艘巨轮遭遇科学证据的第一次真正尝试，是严格的取样和绘图的系统性工程。”加洛希望，这次任务制作的3D考古模型能结合像视频游戏一样的技术，让世界各地的人亲身体验以虚拟方式探索沉船的感受。当然，有朝一日，“泰坦尼克”号残骸模拟视频将会生动呈现给世人。(孝文)

　　新浪环球地理讯 北京时间8月20日消息，美国国家地理网站公布了过去一周的精彩太空照片。这些照片集中展现了美国宇航局与欧洲航天局最新拍摄的璀璨球状星团、北极冰川崩裂及土卫二虎纹状裂缝等壮观景象。

　　1.从水星回望：地月相依相伴

　　根据美宇航局8月17日公布的照片，从1.14亿英里(约合1.83亿公里)之外回望，地球和月球看上去就像点缀于闪闪恒星背景下的两个亮点。这张照片是由美宇航局“信使”号飞船拍摄的。“信使”号目前正在稳定的水星轨道上运行，水星也是距离太阳最近的行星。它一路上还在寻找水内小行星(vulcanoid)，即理论上存在于水星与太阳之间轨道的岩质小天体。迄今，科学家尚未发现水内小行星，“信使”号是美宇航局发射的第一颗绕水星轨道飞行的探测器，令其具备了寻找暗淡小天体的独特优势。 

　　2.浮游生物形成铁蓝色漩涡

浮游生物形成铁蓝色漩涡

　　据欧洲航天局本周公布的卫星照片显示，浮游生物大量繁殖引起的水花在爱尔兰海岸附近形成了铁蓝色的漩涡。这张照片摄于今年5月。浮游生物是漂浮于海面或海面附近的微小海洋植物。每年春季，在自然条件的驱使下，北大西洋的浮游生物大量繁殖给海水染上了某种色彩，令一群群的微小植物从太空清晰可见。

　　3.璀璨球状星团

　　据美宇航局8月16日公布的照片显示，温暖的尘埃光环(绿色)分布于半人马座球状星团周围，这张照片是由美宇航局WISE太空望远镜拍摄的。半人马座球状星团肉眼可以看见，早在古代就被天文学家发现。最初以为它是恒星，19世纪，天文学家最终确认它是一个在引力作用下由数百万颗恒星组成的星团。大量研究表明，半人马座球状星团中心地带有一个黑洞。据美宇航局介绍，由于所有星系的中心地带都被认为有黑洞，半人马座球状星团应该重新分类，而在最新照片中，它则变成了光秃秃的矮星系。

　　你是否能想像这样的场景：这片干燥的荒原曾是水下世界，有巨鲸在捕猎游弋。今天到访鲸之谷的游客可以顺着石头砌边的小道，去看一看那些容纳着仅存于远古的海洋生物化石的巨岩。

　　在鲸之谷发现这具3700万年前的龙王鲸骨骸时，它的吻部和尾巴分别从一座山丘的正反两侧戳了出来，身上覆盖的岩石将它保存得非常完美。今年，它会被运回埃及，在一家新建的鲸类进化博物馆隆重展出。

　　可以找到早期鲸类进化线索的国家，不是只有埃及。这具4700万年历史的慈母鲸化石骨骸出土于巴基斯坦，现存密歇根大学古生物博物馆的地 下室。靠着强健的腿和有蹼的脚，它能像海狮一样把自己推上陆地。这腿脚也能在游泳时提供推力，尾巴主要起舵的作用。后来的鲸能靠尾巴的动力更高效地游动， 后肢缩小，前腿变成鳍。

　　埃及的一片沙漠，过去曾是汪洋万里。这里隐藏着进化史上一次惊人巨变的秘密。

　　撰文：汤姆 · 穆勒 Tom Mueller

　　摄影：理查德 · 巴恩斯 Richard Barnes

　　翻译：闾佳

　　3700万年前，在古地中海的水域里，一头足有15米长、阔口巨牙的夭矫巨兽沉到海底死掉了。几百万年过去，它的骨骸蒙上了厚厚一层沉积物。大海渐渐消退，从前的海床变成了沙漠，风霜慢慢刨去骨头上面的砂岩和页岩。渐渐地，世界变了。地壳的变动把印度推入亚洲的版图，挤出了喜马拉雅山脉。在非洲，人类的始祖头一次只靠后腿站起来走路了。法老王建造了金字塔。罗马盛极一时又灭亡。与此同时，风继续耐心地挖掘。终于有一天，菲利普·金格里奇出场，来完成这件杰作。

　　去年11月的一天，日落的时候，密歇根大学的古脊椎生物学家金格里奇，在一片叫做“鲸之谷”的埃及沙漠里，伸开手脚躺在巨兽“龙王鲸”的脊柱旁边。他身旁的沙地里散落着鲨鱼牙齿、海胆刺、巨型鲶鱼的化石。“我跟这些水底生物待了这么长时间，没过多久，我就觉得自己生活在他们的世界里了。”他一边说，一边用刷子戳着一段粗大的脊骨。“我张望这片沙漠的时候，眼里映出的是海洋。”金格里奇正在寻找巨鲸骨骼的一处关键部位，他抓紧时间赶工。天色正暗下来，他必须在同事们感到担心之前赶回营地。“鲸之谷”是个美丽的地方，可也很危险。就在这些史前海怪骨头的周围，金格里奇还发现了一些倒霉人类的遗骸。

　　他顺着脊柱挪向它的末端，用刷子柄试探着每一截椎骨。之后他停下来，放下工具。“最大的宝贝就在这儿了。”他说。他用指头灵巧地清掉了沙子，露出一根不过20厘米的细长骨头。“鲸的腿可不是轻易能看得到的。”他用双手虔诚地捧起了这根骨头。

　　龙王鲸确实是一种鲸，但它有两条跟三岁小女孩儿的腿差不多尺寸的小巧后腿，从腹侧伸出。这可爱的小肢拥有完美的构造，但却一点用处也没有(至少对走路而言)，要理解适应性超强的游泳健将现代鲸，怎样从一度四肢行走的陆生哺乳动物转化而来，这两条腿是关键的线索。金格里奇职业生涯的大部分时间都用来解释这一转变——可以说是动物界最深奥的一次转变。他在此过程中指出，从前神创论者用鲸作为反驳进化论的最强武器，可现在鲸倒有可能成为进化论的最佳证据。

　　“像这样完整的龙王鲸样本，有着罗塞塔石碑般的启示意义，”在驱车返回营地的路上，金格里奇告诉我，“跟零碎的遗骸比起来，它们能对这种动物的生活方式提供多得多的资料。”

　　事实上，鲸之谷里到处都是这种“罗塞塔石碑”。过去27年，金格里奇和同事们已经在这里找到了上千具鲸骸，留待发现的就更多了。我们开回营地，金格里奇的几名队员也正从自己负责的考察现场回来。我们就着烤羊肉、蚕豆汤和大饼的晚餐讨论起他们的收获来。穆罕默德· 萨迈赫是鲸之谷保护区的管理员队长，一直在东面更远的区域勘探，并报告了几处新的骨骸堆——破解自然进化史大疑团的新线索。约旦博士后伊亚德· 扎尔穆特和研究生莱恩· 贝贝伊则在一处悬崖边上发掘一只古鲸的吻部。“我们认为其他的身体部分就埋在下面。”扎尔穆特说。

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　　阿巴科岛上的“丹之洞”中，一名潜水者沿着维系生命的引导线，在石笋丛中穿针引线般前行。稍一疏忽，脚蹼就有可能把具有成千上万年历史的矿物构成踢个粉碎。

　　阿巴科岛“锯木厂水洞”中深度9至11米的地方，细菌把水染上了色彩。在这里以及下方无色的水层中，存在有毒的硫化氢。潜水者小心翼翼穿行而过。

　　巴哈马群岛的蓝洞是一座科研宝藏，甚至可能提供有关地球之外生命的线索。然而探索的过程却险象环生。

　　撰文：安德鲁 · 托德亨特 ANDREW TODHUNTER

　　摄影：韦斯 · C。斯基尔斯 WES C. SKILES 翻译：陈昊

　　我们沉入“星门”，用潜水灯的光束扫荡着幽暗空间。距地面15米的地方，隐现出一层灰色的迷雾，密度比纤维织物要轻，像是一张张螺旋状的蜘蛛网，若隐若现地闪着银光，静静地悬浮在一片黑暗之中。这层雾是硫化氢，是一种由细菌菌落和腐烂有机物产生的有毒气体。

　　进入这种气体层的潜水者会感到皮肤瘙痒刺痛，或者发生眩晕，气体穿透肌肤、通过肺进入新陈代谢的过程中，有些人会闻到类似臭鸡蛋的气味。“星门”中的气体浓度相对较低，但我在下降的过程中还是感到一阵恶心。我看了一眼向导，布赖恩· 考库克——世界顶尖洞穴潜水家，他看起来泰然自若。我的脑袋开始嗡嗡作响，很显然，我对毒气极其敏感。史诗《贝奥武甫》里，深水中的“微暗蛇形”守护着格伦德尔和其母巢穴所在的湖泊。“星门”中的迷雾似乎扮演着类似的角色——毒气屏障阻挡外人进入洞穴深处。

　　近海的水下洞穴，也就是所谓的海上蓝洞，是大海的延伸，受同样的凶猛潮汐影响，并滋养着诸多与附近水域相同的物种。而内陆蓝洞却与地球上其他任何环境都不同，这在很大程度上取决于它们的地质状况和水化学特征。在这些水下洞穴中，比如安德罗斯岛的“星门”，由于没有潮汐涨退的影响，导致水体的化学分层十分清晰。薄薄的一层淡水覆盖在咸水层之上。淡水层发挥了封膜的作用，把咸水与大气中的氧气隔离，抑制细菌导致有机物腐败。紧挨淡水层之下的细菌以硫酸盐(水中的一种盐分)为生，从而产生硫化氢。陆地上的硫化氢也称作阴沟气，大量吸入这种气体可导致神经错乱或死亡。

　　内陆蓝洞是天然的实验室，其科研价值可与图坦卡蒙之墓相提并论。从潜水者的角度来看，它们与珠穆朗玛峰或者乔戈里峰地位相当，探险者需要具备极其专业的技能、装备和经验。洞穴潜水者甚至比登山运动员面临更加严峻的考验，需要在巨大的时间压力下进行作业。出现问题时，假使他们无法在氧气用完前解决问题并回到洞口，就必死无疑。

　　目前为止，只有少数几个科学家进入过蓝洞。而在2009年夏秋季节，一个背负多项使命的洞穴潜水和科研小组花了两个月的时间，研究巴哈马群岛中的安德罗斯、阿巴科和另外五个岛屿上的蓝洞。在国家地理学会和巴哈马国家博物馆赞助下成立的“巴哈马群岛蓝洞探险队”由基斯· 廷克领导，这一构想最初是由迈阿密大学的肯尼· 布罗德提出，他是一名资深洞穴探险家和人类学家。在风趣幽默、干劲十足的布罗德的带领下，布赖恩· 考库克担任安全监督官，优秀洞穴潜水家韦斯· 斯基尔斯负责摄影与录像，小组成员们对二十多个蓝洞进行了约150次潜水探险。他们收集的资料有望加深我们在各个领域的见解，从地质和水化学，到生物学、古生物学、考古学甚至太空生物学——研究宇宙生物的科学。

　　队员们十万火急地展开工作。按照现在海平面上升的速度(下个世纪内可能会上升一米)，未来几十年内，许多内陆洞穴将被海水淹没，其微妙的水化学状态和极具科研价值的环境都将遭到破坏。同时，人们还常把蓝洞当做垃圾场，使岛上最大的天然淡水资源库遭污染。“看看我们对近在眼前的美丽资源造成的破坏，比如红杉林、鲸类和珊瑚礁。”布罗德说。他解释道，尽管地下世界对人类极为重要，但由于它不易为人所见，所以没有被列入优先保护的行列。因此，此次探险的目的也在于把蓝洞的重要性和其所面临的威胁公诸于众。

　　我们下意识地把生命与氧气联系在一起，但实际上生物在没有氧气的环境下在地球上生活了十几亿年。有些讽刺的是，“氧气革命”是因细菌兴旺发展、把氧气当做废物排出而引起。宾夕法尼亚州立大学地学系太空生物学家珍· 麦克雷蒂正致力研究巴哈马群岛蓝洞的水化学特征，以期了解与地球最初孕育生命的无氧状态最为接近的环境。她的兴趣点主要在于从大约40亿年前(地球上开始出现生命)到约25亿年前(科学家所谓的氧气革命)的时期。通过调查蓝洞无氧水境中的细菌，她可以推测遥远行星和卫星上的无氧水境中可能存在怎样的生命体。“整个宇宙是以同样的元素构成，”麦克雷蒂说，“可栖居的星球之间很可能具有许多共同特点，比如适宜生存的温度和水体。”许多太空生物学家相信这种环境可能存在于火星表面深处液态水体和木卫二冰冻地壳之下的海洋中——就更不用说远方与地球更加类似的世界了。

　　麦克雷蒂不会潜水，但她是个活跃的无水岩洞探险家。她帮忙拖曳容器、绕绳索，并和年轻的巴哈马人聊关于洞穴矿泥和宇宙间存在生命的可能性的问题。在她的指挥下，潜水员们获取水、细菌和硫化氢的样本，取样范围覆盖从水面到地下80米的地方。她的大部分研究项目，包括DNA检测、细菌培养以及分子化石搜寻等，都必须等回到实验室后用仪器完成，但是硫化氢极易挥发，无法运输，所以她在潜水处用便携式分光光度计分析所取水样中的气体浓度。通过把硫化物的浓度与水深进行比对，麦克雷蒂得以了解不同种类的细菌可能会聚集在蓝洞的哪个区域，以及这些细菌所采用的生存策略。麦克雷蒂的助手是尼基塔· 希尔-罗尔，尼基塔是一名巴哈马籍洞穴潜水员，同时也是迈阿密大学的海洋科学硕士。“星门”的入口就位于她的家族世代占有的土地上。

　　“为了让大家明白每个洞穴的独特性，”麦克雷蒂说，“我们对五个蓝洞中微生物的DNA进行了分析，结果没有发现一个共有的物种。”她常为洞穴生物获取能量的多种方式感到惊讶。“有些生物体采用的手法，是我们以前用化学原理解释不通的。”她说，“如果我们能够准确理解这些微生物谋生的方式，便能找到对无氧世界的研究方法。”

　　我和考库克穿过硫化氢层，进入下方漆黑一片的水中，恶心和头疼的症状很快减轻。我松了口气：这下不用把我学习的水下呕吐法付诸实践了，这里脆弱的环境也因此逃过一劫，不用遭受我腹中早餐(相当于一颗生化炸弹)的轰炸。我们沿着洞穴东墙缓缓下降，直到一个三角形的洞口出现在我们的灯光中——这是通往750米长的隧道“南走廊”的入口。

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　　新浪环球地理讯 据美国国家地理杂志网站11日报道，海底是一个多彩的世界，也是一个光怪陆离的世界，不少生物本身就会发出各种颜色的光来。

　　1.生物荧光

　　自然产生发光化合物，为乌贼、磷虾、无鳞黑龙虾和深海水母等生物在海下生活创造了有利条件。据最新发表的一篇论文说，尽管一项有关生物荧光的研究最近获得了诺贝尔奖，但是人们对这一现象了解的还非常有限。该论文对近来有关生物荧光的好处、它的进化和动、植物产生发光物质的多种方式进行了论述。该报告发表在7日的《科学》杂志上，据该报告说，生活在海洋里的80%的生物都能产生荧光。

　　埃迪斯·维德是佛罗里达州海洋研究和保护委员会成员，她说：“开阔海域没有藏身之地，因此很多动物进化出这个本领，白天躲在海洋深处，晚上到被夜幕笼罩的水面觅食。这意味着它们的大部分时间都在黑暗中度过。在这种生存环境下，生物荧光对它们非常有益，例如发现食物和寻找交配对象、挫败食肉动物，或者只是照亮前进的道路。”

　　2.水母发出光波

　　科学家认为，黑伞水母(一种深海最常见的水母)发光的理由多种多样。维德说：“如果你不小心撞到它，它身体下方的片状垂悬物会释放出生物荧光粒子，它利用生物荧光分散入侵者的注意力。但是如果你不断干扰它，它就会产生引人入胜的光波。”这种光展秀的目的是吸引它附近的其他动物的注意，这些动物有些可能会靠近水母，并捕食它，给它带来麻烦。

　　3.水母真实的外表

　　在这张图片里，黑伞水母呈铁锈一样的橙黄色，并非铁蓝色。大部分发荧光的海洋生物经过进化，会发出蓝色荧光，据科学家推测，这可能是因为蓝光在海水里的传播速度比其他颜色的光更快。维德说：“如果你曾在水下睁开眼睛，你会明白海水就像一个过滤器，它筛选出所有红光、橙色光和绿光。”这意味着发出蓝光会对它们吸引配偶和觅食产生很大帮助。她说：“琵琶鱼拥有一个内置生物荧光诱体，一些动物具有内置‘手电筒’，有助于它们在黑暗中看清周围环境。”

　　4.从内向外发出荧光

　　维德表示，这种深海竹珊瑚发出蓝光的原因是个难解之谜。对其他海洋生物来说，Keratoisis flexibilis的生物荧光可能是个警告，这种珊瑚的刺上覆盖着令人讨厌的黏液，科学家认为这种黏液可能有毒。维德表示，跟一些毒蛙的鲜艳颜色一样，“荧光可能是一种警告手段，告诉潜在的入侵者‘不要打扰我，否则会让你好看。’”

　　5.外表发光

　　从这张图上可以看到，这个竹珊瑚上尖尖的刺非常显眼。伊迪丝·维德决定通过这项最新研究得到的其他自然光照片，展示人眼中这些发光动物看起来是什么样子，在黑暗的深海，这并不是一项易于完成的任务。她解释说，这是因为大部分彩色摄像机的灵敏度还不够高，无法捕捉到黑暗的深海里那些荧光动物发出的微弱光线。

　　为了捕捉到竹珊瑚和其他生物体发出的光，维德利用一台高清和超灵敏黑白摄像机进行拍摄。然后她根据光学多道光谱仪进行测量得出的色彩信息，把该摄像机拍摄的画面变成彩色。

　　6.忽明忽暗

　　关掉光源后，海洋被囊类动物磷海鞘(Pyrosoma atlanticum)身上发出蓝色光点。据科学家估计，与动物和细菌相比，这种发出荧光的动物至少进行了40次进化。此外，一系列发光化学物质都是夜光生物产生的。维德表示，“我们考虑到眼睛”在动物进化史中“进行了多次进化，但它们都是基于一种化学物质，即视网膜紫质进行的进化”。

　　事实上海洋生物是以很多不同方式进化出荧光能力，这强调了荧光在深海生存中所起的重要作用。她说：“对很多具有这一特征的生物来说，形成这种能力所面临的选择性压力可能非常高。”(孝文)

　　新浪环球地理讯 北京时间3月30日消息 据国家地理杂志网站报道，我们可以通过改变气候来抗击全球气候变化吗？地球工程学领域的专家表示，这种“以其人之道还治其人之身”的办法值得一试。所谓地球工程学，是指人工操纵气候以降低地球大气中吸热温室气体的影响。以下即是七个抗击气候变化的地球工程学方法。

　　1.人造火山

　　一个潜在的方案被称为“人造火山”，即将硫微粒喷射到高层大气。如图所示，硫颗粒就像一面巨大的遮阳伞，阻滞阳光和热量，将其反射回太空。火山灰中就含有硫。本周，艾西洛玛国际气候干预技术大会将在美国加利福尼亚州的帕西菲克格罗夫市召开，与会代表将详细讨论“人造火山”及其它应对全球气候变化的紧急方案。此次会议将尝试起草世界上第一个地球工程学研究道德行为规范。

　　美国企业研究所地球工程学计划主任塞缪尔-瑟斯特罗姆(Samuel Thernstrom)指出，这并不代表这些应急方案会在不久的将来投入使用。美国企业研究所是一家总部设在华盛顿的政策研究机构。不过，专家应该认真考虑这些方案，包括人为改变气候。瑟斯特罗姆说：“我们应该加深对地球工程学的了解。气候变化不是一个能在短期内得到解决的问题，至少我们在有生之年是解决不了了。但是，我们可以对气候变化加以控制。”

　　2.沙漠造林

　　专家称，沙漠造林或许能够吸收大气中更多的温室气体，比如二氧化碳，这一地球工程学创意已经扎根于非洲。例如，非洲13个国家正在建立“绿色长城”，希望让树林在阻止撒哈拉沙漠扩张的同时，吸收更多的二氧化碳。“撒哈拉森林计划”的组织者计划在可再生能源设施沿线植树造林，这些设施专门为世界各地的沙漠地区所设计。

　　美国气候研究所(Climate Institute)气候项目首席科学家迈克尔-麦克拉肯(Michael MacCracken)表示，如果温室气体排放量继续飙升，“绿色沙漠”可能没有足够多的吸碳能力以降低大气中的二氧化碳含量。气候研究所是一个总部设在美国华盛顿的非营利机构。不过，麦克拉肯同时指出，在一个低碳世界中，沙漠造林可能不失为一个减少二氧化碳排放的良策。

　　3.生物炭

　　“生物炭”或许与土壤一样年代古老，但专家表示，亚马逊流域印第安人制作“生物炭”的做法可能是抗击全球气候变化的好办法。据国际生物炭倡导组织介绍，生物炭数量丰富，渗透性强，可以通过加热农业废料制造，一旦重返土壤，它们可以在接下来的数百甚至数千年里在土壤中吸收碳。相比之下，森林的吸碳能力有限，因为如果树木被砍伐或死去，温室气体即会溜掉。瑟斯特罗姆将生物炭归于他“值得探索”的类别，麦克拉肯同样持这种观点，他认为，除了吸收二氧化碳，生物炭还有改善土质的好处。

　　4.海藻农场

　　海藻可能是绿藻类层(pond scum)的“近亲”，但在推动种植海藻以降低二氧化碳排放的科学家眼中，它们显然具有更为“高尚”的地位。在这张照片中，印度尼西亚巴厘岛的妇女正在收获海藻。据韩国釜山国立大学“海藻清洁发展机制项目”介绍，地球上一半的光合作用发生在海洋，而在海洋中，光合作用主要发生于一种称为浮游植物的微小海洋植物身上。

　　浮游植物是无法在地里种植的。相比之下，沿海地区可以轻易种植海藻，科学家希望将这作为增强海洋吸碳能力的潜在方案。麦克拉肯表示，除此之外，人们还可以在收获海藻以后，将其变成可再生燃料，这确实是一举两得。在光合作用中，阳光将二氧化碳转变为能量的过程。

　　5.造云船

　　“造云船”令人不由地想到远洋航行的“弹簧单高跷”(儿童玩具)，但这种设计或许能作为地球工程学方案对抗气候变化。据科学家介绍，造云船由风能驱动，漂浮在海面上，向天空喷射雾状海盐，从而形成海洋云。这种云比正常的云密度更高、更白，所以能将更多的太阳热量反射回太空。美国企业研究所的瑟斯特罗姆表示，“造云船”的造价相对低，将约1500艘部署在海面上，或许能起到立竿见影的冷却效果。他说：“我们远不能确定这种方法是否奏效，但确实是一个值得我们认真研究的可行理论。”

　　6.白屋顶

　　据科学家介绍，如果将屋顶刷成白色，如照片中这些建在百慕大汉密尔顿的房屋，它们可以反射更多的阳光，这或许是解决气候变化最简单的地球工程学方案之一。美国劳伦斯-伯克利国家实验室的研究人员表示，黑屋顶的反射率约为10%至20%，相比之下，白屋顶的反射率则达到70%至80%。美国气候研究所的麦克拉肯说，此外，白屋顶还有一个好处：屋顶反光的建筑物里面不会像普通建筑物那么热，从而会降低空调的用电量。

　　7.向海洋撒铁

　　专家介绍，向海洋中人工撒铁可以刺激称为浮游植物的微小海洋植物的生长，而这种海洋植物可以吸收二氧化碳。图中所示是南极洲附近的浮游生物。通常情况下，铁物质可由大风吹入海洋，刺激海洋生物生长。科学家在世界各地实施了大量初步的撒铁实验，获得了不同程度地成功。在其中一次实验中，生长受到铁物质刺激的植物不久即被虾类动物吃掉，令实验效果大打折扣。

　　麦克拉肯表示，无论人工向海洋撒铁的尝试结果如何，寻找一条适合地球工程学的抗击气候变化之法都至关重要，因为许多方案都会持续时间很长：“将一种责任强加给我们的后代。这显然是个大问题”。不过，瑟斯特罗姆和麦克拉肯均认为，地球工程学方案或许是当前唯一可行的办法。麦克拉肯说：“地球工程学很大程度上就像是化学疗法，你也不想接受这种治疗，但它的疗效确实比替代疗法强。”(秋凌)

　　5.组织被切割

　　如图所示，经过105个小时的切割，大王乌贼的皮肤及部分脂肪组织和结缔组织织被分离。1975年，德国解剖学家哈根斯发明了生物塑化技术，利用这项技术去深入研究解剖学和生理学。经过生物塑化处理的标本不会腐烂。

　　6.生物塑化开始

　　经过切割，一条大王乌贼等待生物塑化处理的开始。整个生物塑化持续了260个小时。技术人员先是将丙酮(用作指甲油清洗剂的溶剂)注入大王乌贼体内，溶解像可溶脂肪等剩余物质。经过这道工序，大王乌贼体内的物质将被清空，此时可以注满硅胶。生物塑化可以保存长颈鹿、马和人的细小结构，但是，大王乌贼由于含有大量水，这给技术人员提出了一个重大挑战。

　　大王乌贼的皮肤易于受损，要求技术人员以更为缓慢的速度用硅胶替换体液。此外，由于没有骨骼支撑，如何保持栩栩如生的体态便需要哈根斯的团队将生物塑化技术发挥到极致，如大王乌贼结构复杂的眼睛，这种器官的保存难度一向很大。奥谢说，经过生物塑化处理的大王乌贼标本，“既是科学作品，也是艺术作品。”

　　7.细针扎体

　　在生物塑化实验室，技术人员用细针扎在经过生物塑化处理的两条大王乌贼身上，用夹子夹紧并包起来，用于展现科学之美妙。由于没有骨架，大王乌贼还需要硬件才能保持栩栩如生造型，在此期间技术人员对标本进行了矫正，令其周围的聚合体硬化——整个过程持续要一年之久。

　　8.保持原有造型

　　保持大王乌贼原有造型是生物塑化过程中最需要技巧的一步。技术人员必须小心翼翼，拔去大王乌贼标本上的细针，避免损坏标本柔软的皮肤。奥谢在看到制作完成的大王乌贼塑化标本时惊叹，这项工作的成功使得一切事情都有了可能，例如，可以利用生物塑化技术对抹香鲸进行处理，然后将其与大王乌贼放在一起，展示这两个不同戴天的敌人互相残杀的情景。(任秋凌)

　　新浪环球地理讯 北京时间3月29日消息 据国家地理杂志网站报道，生物塑化技术利用硅胶代替标本的脂肪和体液，可以把组织保存得像活体一样。生物塑化技术的发明者、德国解剖学家冈瑟-冯-哈根斯对新西兰奥克兰科技大学乌贼专家史蒂夫-奥谢(Steve O'Shea)提供的大王乌贼标本进行了生物塑化处理，令其看上去栩栩如生。

　　1.像在游泳时被冻住

　　这条经过生物塑化处理的大王乌贼看上去像是在游泳时被冻住一样，是即将于本月底与公众见面的两个大王乌贼标本之一。据奥谢介绍，以前哈根斯也曾对一条大王乌贼(如图所示)实施过生物塑化处理，但两条最近接受过这种技术处理的乌贼是“迄今最栩栩如生的标本。”

　　奥谢捐给德国海德堡生物塑化研究所的大王乌贼是2004年在新西兰的海滩上发现的，该研究所的负责人正是生物塑化技术的发明者冈瑟-冯-哈根斯。生物塑化研究所是“身体世界”(Body Worlds)展览的主办方，展览集中展示了哈根斯利用生物塑化技术处理过的大象、人体和其他动物。奥谢表示，无骨、稀有、组织结构细密的大王乌贼是生物塑化研究迄今所遭遇的最大技术挑战。

　　2.内部构造

　　图中所示的大王乌贼体长16英尺(5米)，是12名技术人员历时两年，使用396加仑(约合1500升)硅胶制作而成。这条巨型乌贼被技术人员从身体一侧切口，展示了通常由包膜覆盖的身体内部结构和器官。奥谢说：“当我将大王乌贼送给生物塑化技术的发明者冈瑟-冯-哈根斯时，才知道这项技术的现状，这的确是奇妙的重建外科手术。哈根斯堪称一位艺术家。”

　　3.不愿分离

　　这两条经过生物塑化处理的大王乌贼看上去好像不愿分离，尽管如此，它们不久仍将被分离，其中一条将返回新西兰，在奥克兰科技大学地球与海洋科学研究所展示。另一条将在世界各地的“身体世界”展览中亮相。大王乌贼通常栖息于深海地区，可能是体型最大的无脊椎动物，体长可达33英尺(约合10米)左右，是一个极为罕见的物种。迄今新西兰海岸周围一共发现了130条大王乌贼，主要是由渔网打捞以及在海滩搁浅所致。

　　4.泡在防腐液中

　　在进行生物塑化处理前，一条大王乌贼泡在实验室的甲醛液体中，这一处理有助于防止标本腐烂。在从新西兰运往德国途中，两条大王乌贼全部被冷冻。在切开奥谢所称的“两个无价标本”以前，哈根斯只是对数十个较小的乌贼标本做过生物塑化处理。

随心而发：阿曼达·基茨的残肢经外科手术重新接驳神经后，肌肉仍可产生运动，并被传感器阵列记录下来。下一代的义肢能听命于转接的肌肉信号，行动越来越接近天生的血肉肢体。

新目初开：眼皮在麻醉状态下被拉开，79岁高龄的乔· 安· 路易斯眼球内部及四周植入了新的硬件，它们与一台计算机协同运作，把影像传给她的大脑。电子装置绕过损毁的感光细胞，让这位来自得克萨斯的盲人眼中找回了些许光明——闪烁不定的线条，模糊的形状，色晕的团块。“我没法像你们那样看清东西，”她说，“这种技术还只是刚刚起步。”

　　关键词释义：生物电子学，研究以机械系统行使活的生命体或生命体部分器官之功能的学科。

　　撰文：乔希·菲施曼 JOSH FISCHMAN

　　摄影：马克·蒂森 MARK THIESSEN

　　翻译：王晓波

　　在美国田纳西州诺斯维尔市附近的“少儿屋学习中心”，阿曼达· 基茨一走进教室就被四五岁的小孩们围住了。“哎，我的宝贝儿们今天怎么样呀？”她说着，拍拍这个的肩膀，抚抚那个的头发。阿曼达是位苗条而有活力的女性，经营这家以及另外两家托儿所已差不多有20年了。她蹲下身跟一个小女孩说话，把双手搁在膝盖上。

　　“机器胳膊！”几个孩子叫道。

　　“你们还记得这个哈。”阿曼达一边说，一边把左臂伸出来。她翻开手掌向上，伴着一阵轻微的嗡嗡声，不留心是听不出来的。她把肘部屈起，又是一阵嗡嗡声。

　　“让它干点儿傻傻的事吧！”一个女孩说。“傻傻的？记得我怎么跟你们握手吗？”阿曼达说着，伸开手臂，转动手腕。一个男孩犹疑地伸出手去，碰了碰她的手指。他触到的是肉色的塑料，指端微向内屈。表皮下是三个马达，一具金属框架，和一套尖端电子系统。这装备的顶端是一个白色的塑料罩，接在阿曼达的肱二头肌中段，套住一截残肢——她在2006年一场车祸中失去的左臂差不多就只剩下这点儿了。

　　差不多，但不是仅此而已。她的大脑中，在意识层面之下，还存有那条手臂的完好图像，如同幽灵。当阿曼达想着弯曲肘部的时候，这条幽灵手臂就动了。神经冲动从她的大脑中急速传出，被白塑料罩中的电极传感器接收并转换成让马达发动的信号，于是机器臂的肘部屈起来了。

　　“其实我不用想着它。我就直接让它动。”40岁的阿曼达说。她使用的义肢除了这个标准型的之外，还有一个更具实验性、可控性更强的。“出车祸之后我失魂落魄，不明白上帝为什么对我这么狠。可这些天我总是兴高采烈的，因为他们在不断改良这只手臂。总有一天我能用它来感知东西，或是在孩子们唱歌我击掌的时候找准拍子。”

　　即便筋肉骨骼损毁或丧失，曾经控制着它们的大脑区域及神经也会继续存活，阿曼达就是活生生的例子。对许多伤残者而言，与断肢对应的脑区和神经都在静候联络，如同话机被扯掉的电话线。医生们已开始利用神乎其技的外科手术，为患者把这些人体构造与照相机、话筒、马达之类的装置连接起来。于是，盲人能视，聋人能听，而阿曼达能双手操持家务了。阿曼达· 基茨是“明日人类”中的一员。这个人群的躯体部分缺失或损毁，以嵌入神经系统、听从大脑指令的装置来替代。他们使用的这些机器被称作神经义肢，或者——科学家们越来越喜欢用这个大众流行的词语——生物电子装置。埃里克· 施伦普自1992年在一次跳水中摔断脖子后始终四肢瘫痪，现在能靠植入皮下的一部电子装置来挪动手指，握住餐叉了。乔· 安· 路易斯是一位女盲人，却能在一架与视觉神经沟通的微型相机的帮助下，看到树木的轮廓。还有一岁半的艾登· 肯尼，现在能听妈妈说话并应答，因为这个生来失聪的男孩耳朵里有22个电极，它们把话筒采集到的声音转化成了听觉神经可以读懂的信号。

　　这是一项细致入微的工作，需要经历一系列试验并且失误百出。虽说科学家们了解把机器与思想相连的可能性，但他们也懂得保持这种连接有多么困难。举例来说，如果阿曼达断臂上的塑料罩移了位，哪怕只是一点点，也有可能令她合不拢手指。尽管如此，生物电子装置仍代表着科技的一大飞跃，研究人员如今能让残疾者找回的身体机能，是他们过去想都不敢想的。

　　“这项工作的核心即在于此：修复。”美国神经疾病与中风研究所的神经工程主任约瑟夫· 潘克拉齐奥说，“一个有脊柱损伤的患者能去餐厅吃饭，不用人喂，而旁人也看不出异样，这就是我对成功的定义。”

　　在芝加哥康复中心(RIC)的罗伯特· 利普舒尔茨的办公室里，人类尝试修复躯体的历史以人造假手、假腿和假脚的形式展现在一座座架子上。“假臂的基本技术在过去100年里都没怎么变，”他说，“材料不一样了，我们无非是用塑料取代了皮革，但基本构造不变：一堆钩子和铰链，用绳缆或马达来驱动，用杠杆来控制。好多缺胳膊少腿从伊拉克回来的人都领到了这样的家伙。喏，戴上试试。” 利普舒尔茨从架子里拽下一只塑料壳给我。

　　原来是一只左肩臂的义肢。肩膀那部分就是一块胸甲，用缚带固定在胸前；手臂在肩部和肘部以铰链连接，末端是一把金属钳。要伸出手臂，就得向左扭过头来，用下巴压住一根操纵杆，再加上一点抛掷动作把手甩出去。还真是说多别扭就有多别扭。而且死沉。20分钟之后，脖子就因为古怪的姿势和费力的压杆动作而疼痛起来。很多截肢者最后都对这种假臂敬而远之。

　　“有时我很不情愿拿这种东西给患者，” 利普舒尔茨说，“因为我们实在不知道它能不能帮得上忙。” 他和康复中心的其他同事认为，比较能派上用场的，还要数阿曼达· 基茨自愿试用的那种义肢——实施操控的是大脑，而不是正常情况下与伸手动作无关的身体部分。有种名为“靶向肌肉神经支配重构”的技术，利用截肢后残存的神经来控制人工肢体，于2002年首次在一位患者身上试用。四年后，阿曼达出了车祸在医院里卧床时，她丈夫汤米· 基茨从网上读到了相关报道。事故发生时，一辆卡车撞烂了她的车，也挤碎了她肘部以下的左臂。

　　“那时我恼怒、伤心，了无生趣。我就是接受不了。”她说。但汤米跟她说了芝加哥有人装新型义肢的事，带来一线希望。“当时看来这是我们的最佳选择了，比粗笨的普通假臂强得多。”汤米说，“阿曼达听说后竟也兴奋起来。”很快他们就坐上了去往芝加哥的飞机。

　　托德· 库伊肯是芝加哥康复中心的一名内科医生兼生物医学工程师，负责生物电子假臂的开发。他知道，截肢者残臂内的神经仍能传递来自大脑的信号。他也知道，义肢内的电脑可以指挥电动机发出动作。问题在于怎样建立联系。神经传导电信号，却不能直接连在计算机的数据线上。(神经纤维与金属导线工作起来不搭调，而且导线接入身体处的开放伤口会成为感染入侵的高危通道。)

　　库伊肯需要找一种放大器来增强神经带来的信号，这样便不必直接求之于神经。他在肌肉中找到了。肌肉收缩时会释放出一股电脉冲，足以被贴在皮肤上的电极感应到。他开发出一种技术，把被切断的神经从原来的肢体损毁处移走，转接到有适当的信号放大功效的其他肌肉。

　　2006年10月，库伊肯开始为阿曼达接驳。第一步是把早先分布在整条手臂中的主要神经保住。“这些神经原本就负责胳膊和手的运作，但如今我得另外找出四个肌肉区域，把它们转接过去。”库伊肯说。这些神经发端于阿曼达的大脑运动皮质(这里存有肢体的大略图像)，在残臂的末端戛然而止，正如被切断的电话线。通过繁复的手术，它们被一名外科医生重新接入上臂肌肉的不同区域，并在之后几个月中一毫米一毫米地生长，在各自的“新家”中扎根。

　　“三个月后我开始感到轻微的刺痒和抽搐，”阿曼达说，“四个月后，我触碰上臂的时候竟真能感觉到手的不同部位。我在不同的位置摸摸，感觉对应着一根根手指。”她感受到的其实是嵌在大脑中的那条“幽灵手臂”，它如今又连上了血肉。阿曼达心里想着挪动“幽灵手指”时，上臂的真实肌肉就会收缩。

　　又过了一个月，她装上了自己的第一只生物电子手臂，电极藏在断臂外围的塑料罩中，捕捉肌肉的信号。此时的挑战在于如何把这些信号转化为活动肘部和手掌的指令。从阿曼达那一小段上臂中涌出了庞杂的电子“噪音”，其中夹杂着“伸直肘部”或“转动手腕”这样的信号。安装在假臂内的微处理器必须经过周密编程，才能拣出正确的信号，发送给相应的马达。

　　因为有阿曼达的“幽灵手臂”，筛选这些信号才成为可能。在康复中心的一间实验室中，工程师布莱尔· 洛克负责完成编程的细小调整。他让阿曼达卸下假臂，在她的残臂上贴满电极。她站在一台大平板电视前，屏幕显示着一只浮在蓝色背景上的手臂——这就是“幽灵手臂”的映像。电极接收阿曼达的大脑发给残臂的指令，屏幕上的手臂就会动。

　　洛克压低嗓音——以免妨碍阿曼达集中精神——让她把手翻过来，掌心向内。在屏幕上，手掌翻动，掌心向内。“现在伸直手腕，掌心向上。”他说。屏幕上的手又动了。“是不是比上次好？”她问。“对呀，信号很强。”阿曼达笑了。接下来洛克让她把拇指与其余四指并拢。屏幕上的手照做了。阿曼达睁大了眼睛：“哎呀，我之前都不知道自己能这样做！”一旦与某个特定动作对应的肌肉信号被识别出来，就可以设定假臂的计算机程序，使之搜寻这种信号，并在寻获时激活相应马达。

　　阿曼达练习使用假臂的地方就在库伊肯的办公室楼下，是一间由作业治疗师安设的公寓，里面有初获假肢的残疾人日常可能用到的各种器具。带炉灶的厨房，放金属餐具的抽屉，睡床，配衣架的橱柜，洗手间，楼梯——都是人们每天不经意使用着的器物，但对失去某段肢体的人来说却产生了巨大的阻力。阿曼达做花生酱三明治的动作能看得人目瞪口呆。她把袖子卷起来，露着假臂的塑料罩，动作十分流畅：用那只完好的手臂托起一片面包，用假臂的手指抓起刀子，手肘弯曲，一来一去地抹着花生酱。

　　“刚开始的时候也不容易，”她说，“我努力活动，手却常常走不对地方。”但她下功夫练习，假臂用得越多，动作就变得越自然。阿曼达现在最想要的是假臂的知觉。它会对许多活动大有帮助，包括她最喜欢做的一件事——喝咖啡。“纸杯的毛病在于，我的假手抓东西时会一直收拢，直到握紧才停下来，而拿着纸杯不可能握紧。”她说，“有一回在星巴克就出了洋相，用假手去抓纸杯，‘扑’的一下捏爆了。”

　　库伊肯说，她大有希望得到这种知觉，还是要靠她的“幽灵手臂”。芝加哥康复中心与约翰· 霍普金斯大学应用物理学实验室的生物工程师合作，一直在为阿曼达这样的患者开发一种新型义肢，它不仅更灵活——拥有更多马达和关节——指端还有压力感应垫。一些类似活塞杆的细棒与感应垫相连接，抵住阿曼达的残肢。

　　手上受力越大，“幽灵手指”的感觉就越强烈。“这样我就能察觉手握得有多紧了。”她说。通过细棒振动的速度，她还能区分手指摸过的物体是粗糙(比如砂纸)还是光滑(比如玻璃)。“我去芝加哥试用了一下，非常喜欢。”她说，“我都希望他们现在就让我拿回家去。可是它比我在家用的假肢复杂得多，他们还不能放心地交给我。”埃里克· 施伦普与阿曼达不同，他不需要假肢，只需要让自己天生的手臂复工——自从施伦普在1992年摔断脖子变成四肢瘫痪，它们就没自己动弹过。然而，如今这名40岁的俄亥俄男子能捏起刀叉了。

　　他能这么做，要归功于凯斯西储大学的生物医学工程师亨特· 佩卡姆开发的一种植入装置。“我们的目标是恢复手的抓握能力。”佩卡姆说，“动手是独立生活的关键。”

　　施伦普的手指肌肉和控制它们的神经依然存在，但从大脑传来的信号到颈部就被截断了。佩卡姆带领其他工作人员从施伦普的胸部插入八根微细的电极，在右臂的皮下一路走到手指肌肉。他胸前的肌肉收缩时，会引发一个信号，经由无线发射器传给挂在他轮椅上的小型电脑，后者将信号解读后传回植入他胸部的接收器，再由导线顺着手臂传到手上，于是信号命令手指的肌肉收紧、握拢——这一切都在1微秒内完成。“我能抓起叉子自己吃饭了，”施伦普说，“这意义重大。”