科学
科学家解开马达加斯加动物来源之谜(图)
新浪环球地理讯 北京时间1月25日消息 据美国国家地理杂志网站报道，只有在电影中，我们才能看到狮子、斑马、长颈鹿和河马被冲到马达加斯加岛上，开始新的生活。但一个新电脑模型显示，动画片中展现的这一场景可能具有一定的真实性，即生活在马达加斯加上的环尾狐猴、狐蝠以及其它哺乳动物的祖先当年乘坐天然的“木筏”，来到了这座位于印度洋的岛屿上。
漂流论可信度更高
从这个模型得出的发现有力地支持了一项有着70年历史的理论。根据这一理论，来自非洲东南部大陆的哺乳动物当年漂流到马达加斯加，它们利用的交通工具是大原木或者漂浮的植被。在上演漂流记前，风暴将它们卷入大海。模型显示，在洋流的带动下，这些古代难民来到马达加斯加，上岸前曾在海上漂流了数周时间。
基于遗传以及生态系统证据，“漂流论”与另一项理论相比，可信度更高，后者认为哺乳动物通过大陆桥来到马达加斯加，大陆桥随后被漂移的大陆摧毁。漂流论面临的问题是，马达加斯加周围的洋流和盛行风当前的走向是从西向东，它们逐渐远离这座岛屿，而不是靠近。但利用通常情况下用于全球气候变暖研究的电脑模拟，科学家认为5000万年前的洋流可能更适于动物上演“漂流记”，帮助它们来到马达加斯加。美国印地安纳州普渡大学古气候学家、研究小组成员马修·胡伯尔表示：“生物学家的分析是对的。”
大陆桥论存在缺陷
大陆桥论的一个缺陷在于，当前生活在马达加斯加上的哺乳动物群体规模较大的只有4种。它们是非洲大陆哺乳动物的远亲，体型相对较小。胡伯尔说：“如果非洲和马达加斯加之间存在一个大陆桥，为什么大象或者狮子这些大型哺乳动物没有前往马达加斯加呢？”除此之外，遗传证据也显示哺乳动物是一波一波来到马达加斯加的，并不具连续性，中间间隔时间长达数百万年。
大约5000万年前，狐猴开始迁移，类似刺猬的马岛猬紧随其后，而后是长尾灵猫等类似猫鼬的肉食动物，最后是2400万年前开始迁移的啮齿类动物。在确定生物学证据能够支持漂流论之后，胡伯尔以及研究论文联合执笔人、香港大学的詹森·阿里开始研究马达加斯加周围的洋流是否随时间改变。
二人的研究论文刊登在20日的《自然》杂志上。他们在论文中指出，5000万年前的非洲和马达加斯加距离当前位置南部大约1000英里(约合1600公里)，位置的改变由大陆漂移所致。通过将有关地球古代海洋和大气的数据导入现代气候模型，胡伯尔和阿里发现两个大陆块周围的洋流曾一度向东流动，也就是流向马达加斯加。
能够平息争论
根据胡伯尔的预测，在洋流移动速度最快的时候，行程270英里(约合430公里)的海上漂流可能需要大约3周时间。他说：“电脑模拟显示，移动速度非常快的洋流极少出现，每100年可能只有1个月处于这种状态。”胡伯尔和阿里指出，小型哺乳动物天生新陈代谢缓慢，能够在没有太多食物和淡水情况下存活数周时间。
杜克大学狐猴中心负责人安妮·尤德尔表示，这些新发现让她感到非常兴奋。虽然并没有参加胡伯尔和阿里的研究，但尤德尔还是对刊登在《自然》上的论文发表评论。她说：“虽然这些发现让我感到很吃惊，但我同时也非常欢迎这些发现。在我看来，这场争论可以画上一个句号了，即哺乳动物通过海洋漂流方式从非洲来到马达加斯加。”
胡伯尔指出，新电脑模拟也可能帮助揭开其它生物学谜团。他说：“我们将进行研究，看看能否解释猴子是如何来到南美的。古生物学家认为它们在始新世的某个时期前往美国，也就是在5580万年前至3390万年前之间。由于当时的南美不与任何大陆相连，猴子一定是通过漂流的方式离开非洲并最终抵达南美。” (孝文)
食木船蛆入侵波罗的海：威胁数千海盗沉船
新浪环球地理讯 北京时间1月22日消息 据国家地理杂志网站报道，可怕的食木船蛆正在大举入侵欧洲北部的波罗的海。科学家警告说，这些动物对数千艘海盗沉船以及历史上的其它著名沉船构成威胁。几个世纪以来，波罗的海的低温含盐海水一直保护沉船免受蠕虫状软体动物侵蚀。但根据一项新研究得出的推测，受全球气候变暖影响，波罗的海正为船蛆提供一个更为舒适的生存环境。
研究报告联合执笔人、瑞典哥德堡大学海洋生物学家克里斯廷·阿佩尔维斯特指出，船蛆在10年内便可让一艘沉船化为乌有，现在已经进攻了大约100艘沉船。从13世纪开始，它们便开始入侵德国、丹麦以及瑞典沿岸的波罗的海海域。他说：“从1990年开始，船蛆在波罗的海南部展开的入侵便呈大规模扩张之势。”
直到最近，食木软体动物仍很难在含盐量较低的波罗的海生存下来，它们的生存通常需要含盐度较高的海水。船蛆为何突然间大举扩张仍旧是一个谜，但研究显示不断上升的海水温度可能与此有关。阿佩尔维斯特表示，在温度较高的海域，动物面临的生存压力由于某种原因低于低盐分环境。
船蛆入侵将对这一地区的海洋考古产生灾难性影响。长期没于水中的史前木结构定居点以及保存完好的沉船便位于这一地区，其中包括已经打捞出海的17世纪瑞典战舰“瓦萨”号。“瓦萨”号保存于斯德哥尔摩，现已成为博物馆的一个热门展品。
为了保护这一地区保存完好的沉船免遭船蛆破坏，研究人员建议为沉船披上一件聚丙烯外衣或者使用海床沉积物和沙袋加以保护。类似这样的计划将涉及到一片广阔的海域。假设波罗的海拥有10万艘保存完好的沉船，保护计划将达到何种规模我们可想而知。阿佩尔维斯特说：“完好程度近乎完美的高桅横帆船仍有待我们去发现。研究人员每次派遣远程遥控设备潜入水下，都会发现新的沉船。”(孝文)
中国史前恐龙陷阱揭秘：或为大型恐龙脚印(图)
新浪环球地理讯 北京时间1月21日消息 美国国家地理杂志网站公开了一组图片，展示了吞噬恐龙的泥坑以及被禁锢在石头中的泥潭龙化石。根据一项新研究，最终让一些恐龙死于非命的死亡坑可能是体型巨大的恐龙留下的大脚印。
1.神秘的“死亡坑”
这幅绘画作品展示了大约1.6亿年前侏罗纪晚期的中国新疆地区，画中的两只食肉恐龙五彩冠龙在一个泥泞的深坑中苦苦挣扎。五彩冠龙是一种小型兽脚亚目食肉恐龙，它们是一种两足猛禽家族成员，继承了包括霸王龙在内的恐龙血统。
图中出现的“死亡坑”只是中国境内神秘恐龙陷阱中的一个，深度在3.5至6.5英尺(约合1至2米)之间，几只小型兽脚亚目恐龙的完整骨架化石便藏身其中。一项新研究找到了这些陷阱可能的源头：它们可能是体重20吨的蜥脚类恐龙马门溪龙留下的大脚印，里面充斥着泥浆。
2.已被发掘的中国化石坑
照片拍摄于2005年，展示了一个已被发掘的恐龙死亡坑。发掘工作造就了一个圆柱形沙岩和泥岩，高度在5.2英尺(约合1.6米)左右。迄今为止发现的死亡坑共有3个，里面埋藏着20多个小型恐龙的化石，这个石柱所在的死亡坑便是其中之一。由于周围岩石的特性，专家们认为死亡坑实际上是凹陷所致，可能是巨大的脚印，里面充斥着泥浆。
阿尔伯塔皇家泰莱尔博物馆地质学家、研究论文联合执笔人大卫·埃伯斯表示：“所有地质数据均告诉我们，我们研究的沉积物最初曾富含流体。在所处地区，它们从未以空洞的形式存在过。”
3.禁锢在石头中的泥潭龙化石
2001年在中国的一个恐龙死亡坑内发现的一只泥潭龙骨骼化石，它可能是一种食草兽脚类恐龙。正式描述泥潭龙是在2009年，由于长有令人迷惑的“手”，一些专家认为这种恐龙的肢体与鸟类的翅膀存在联系。
类似泥潭龙这样的兽脚类恐龙在侏罗纪晚期的中国新疆地区较为普遍。1.6亿年前，现在的新疆戈壁沙漠曾经是一片沼泽地。专家们认为，某一时期内发生的大规模火山喷发让这一地区充斥着火山灰，火山灰随后在类似流沙的火山泥凹地上方形成半固态表面。
埃伯斯及其同事的研究论文将刊登在2月出版的《PALAIOS》杂志上。他们在论文中指出，当蜥脚类恐龙马门溪龙在这个奇异的地带活动，这些体型巨大的食草恐龙的大脚便踏过覆盖着火山灰的地面。马门溪龙留下的大脚印被厚厚的泥浆回填，进而为死亡坑的出现创造条件。
4.禁锢在石头中的小泥潭龙
照片展示的小泥潭龙骨骼化石是在2001年发现的。类似泥潭龙这样的小型兽脚类恐龙体重在40至50磅(约合18至22.6公斤)之间，很容易陷入龙马门溪龙大脚印形成的泥坑中。研究论文联合执笔人埃伯斯表示，兽脚类恐龙尤其难于逃脱，拼命挣扎仍难逃一死，因为这种恐龙只能利用它们的后腿移动身体。
他说：“一种可能性极高的推测是，其它一些动物也曾掉入这些陷阱，但最终成功逃脱。我们认为四足动物逃脱的可能性很大，因为它们拥有天然的四轮驱动，能够摆脱泥坑的束缚。”
5.中国泥潭龙化石
史密森尼国家自然历史博物馆脊椎动物古生物学部门馆长汉斯-迪尔特·休斯表示，不管恐龙死亡坑的源头到底是什么，在坑内发现的骨架化石均拥有很高的重要性，对其产生的怀疑则是一个次要问题。休斯并没有参与此项新研究。
他指出，侏罗纪晚期的兽脚类恐龙据信与鸟类存在密切联系，它们是非常重要的线索，有助于科学家进一步了解飞行进化史。但兽脚类恐龙遗骸仍非常罕见，最重要的原因可能就是它们的尸体通常被捕食者撕裂，而相对较小的骨骼则很难幸存下来并被现在的科学家发现。休斯说：“在发现死亡坑之前，我们对生活在这个特定时期的恐龙以及其它陆地脊椎动物知之甚少。”(孝文)
考古学家破译美国版罗塞塔石碑铭文(图)
新浪科技讯 北京时间1月20日消息 据美国国家地理网站报道，在先进的增强成像技术和伊丽莎白一世时期字迹专家的帮助下，美国考古学家正逐步破译一块罕见石碑上神秘文字和图案的意思。
美国版“罗塞塔石碑”
这块石碑年代久远，可追溯至400年前，即英国人在美洲建立第一个永久定居点(弗吉尼亚州詹姆斯敦)的初期，2009年夏天在詹姆斯敦被考古学家发现，石碑两面刻有文字、数字以及植物和鸟儿等图案。据17世纪詹姆斯敦历史遗迹保护机构研究部门主任威廉姆-科尔索(William Kelso)介绍，这是考古学家首次在美国早期殖民地遗址发现拥有大量碑铭的石碑，而数码增强图像将帮助研究人员进一步分析石碑上的碑铭内容和细节。
研究人员日前宣布，这些新技术帮助他们发现了石碑上使用的16世纪书写形式，辨别出新的符号。上面的字母可能来自于令人费解的印第安人阿尔冈琴语字母表，这个字母表是由英国科学家发明的，以帮助英国探险家可以讲弗吉尼亚印第安人的语言。科尔索说：“就像是寻找罗塞塔石碑的工作让考古学家对古埃及人有了更深入的了解一样，这块石碑也会大大加深我们对詹姆斯敦历史早期的认识。”
据科尔索介绍，石碑传递了使用者个人表达的有关文学、艺术、符号等方面的信息，“迄今发现的其他任何一件文物有这么多东西告诉我们吗？”石碑长8英寸(20厘米)，宽5英寸(13厘米)，两面刻有文字、符号、数字及其主人或其他使用者可能在新大陆遇到的人、植物、鸟类等图案。科尔索指出，字迹类型存在差异，这或许意味着不止一人在石碑上乱写乱画，可能是用于大概记录文件草稿。
采用高科技成像技术
为帮助研究人员破译碑铭内容，美国史密森学会下属博物馆保护研究所的管理人员利用名为“反射转换成像”(reflectance transformation imaging)的技术令石碑上的图像和文字更加清晰。首先，技术人员采用多角度灯光拍摄了数百张石碑的高清数码照片，扩大石碑表面凹槽外形——仿佛是在看日出和使用某种物体。
石碑上的图像很难用肉眼识别，因为它们与石碑一样，颜色呈暗灰色，有些还部分重叠在一起。殖民地开拓者可能用石块在石碑上写字，结果留下了白色的划痕。划痕可能已被抹掉，对于当今的考古学家来说，幸运的是，石块顶端非常锋利，在石碑上留下了无法彻底抹去的刮痕。结果，石碑上覆盖着一层又一层的内容。
伊丽莎白一世时代笔迹分析
基于对图像的初步分析，美国华盛顿特区福尔杰-莎士比亚图书馆手稿部门负责人、伊丽莎白一世时代笔迹专家希瑟-沃尔夫(Heather Wolfe)认为，石碑上面部分草写体看上去是用文书体(secretary hand)写的，文书体也是16世纪初期和17世纪英国草写体的主要形式。
沃尔夫说：“当时许多书写体与今天的书写体已经不一样了。你需要经过专门培训才能知道它们的意思。”迄今为止，石碑上只有“亚伯拉罕”和“书”的英文单词清晰可见，另外沃尔夫还辨认出其他的几个字母。她希望利用史密森学会拍摄的照片(可提供更多细节)，破译更多碑铭的意思。
不幸的是，只有一少部分碑铭保存下来，而部分字母和一些文字已经不见了。据沃尔夫介绍，使用可抹掉石板写音乐草稿、教字母表和拼音的做法可追溯至16世纪和17世纪，不过由于非常易碎，石板常常折断。沃尔夫说：“找到像这样几乎保存完好的石板非常罕见，让我们可以对一种我们知道、但以前从未见过的古老做法有独特的了解。”
阿尔冈琴语音标符号
科尔索表示，清晰度得到增强的图像还揭示了两种符号，它们都类似于阿尔冈琴语音标字母的字体。阿尔冈琴语音标字母由英国科学家托马斯-哈里奥特(Thomas Hariot)在1585年发明。哈里奥特参与了英国殖民者的探险活动，代表资助人沃尔特-罗利爵士在洛亚诺克岛(即现在的北卡罗来纳州)建立殖民地。科尔索表示，目前的文字记载还谈到一本阿尔冈琴语字典。
一些学者认为，这本字典出自哈里奥特之手，因为他有机会向随探险家一起返回英国的美洲土著人学习这门语言。科尔索说，阿尔冈琴语字典在1666年的大火中毁于一旦，更为遗憾的是，世上还不存在这本字典的副本。科尔索说：“根据我的推断，欧洲探险家来到詹姆斯敦时可能身上带着双语词典，随时准备与印第安人沟通。这种可能性显然意义重大。”
高清晰图像揭示的其他细节还有助于研究人员确定石碑内容的先后顺序。科尔索说：“在一定程度上，这是一个迷你考古遗址。如果一道槽与另一道槽重叠，你可以分辨出哪道槽距离现在更近。”史密森学会管理人员还利用X射线荧光分析技术确认石碑的化学构成，制作地质剖面图。研究人员会将分析结果与从欧洲不同地区提取的石板样本做比较，了解石碑的来源地。
在史密斯船长的井中发现
考古学家在詹姆斯堡(James Fort)中心位置的一口井中发现了石碑，这口井极有可能是在詹姆斯敦当地最著名的领袖约翰·史密斯船长指导下打的。詹姆斯敦建立于1607年。在井水的水质变坏以后，当地村民便将它当作了垃圾坑，在1609年至1610年的冬天(被称为“大饥荒时期”)，他们把石碑和其他数千件物品丢在里面。
考古学家在石碑附近还找到了被宰杀的马和狗的骸骨，这些可能同样来自于大饥荒时期，那时，詹姆斯堡遭遇重重围困，殖民地居民只能靠宰杀家畜艰难度日。这个殖民点原本有200人，最终只有大约60人活下来。据悉，这口井深14英尺(4.2米)，考古学家在去年12月到达了井底。他们目前正在分析、保存和恢复从井中找到的数量空前的文物。分析结果将为研究人员了解这个殖民地的早期历史提供重要线索。
石碑主人究竟是谁？
科尔索认为，石碑属于詹姆斯敦殖民地的首任长官威廉姆-斯特雷奇(William Strachey,)。斯特雷奇接受过专业的法律培训，所以，他应该清楚如何用文书体写字。在140名乘“海洋冒险”号(Sea Venture)前往北美的流放者当中，就有斯特雷奇。“海洋冒险”号是一艘英国轮船，1609年载着补给品和定居者驶往詹姆斯敦，以加强殖民地的力量。
这艘船后来遭遇风暴沉没，船上乘客困在百慕大群岛达10个月之久。在新造了两条船以后，他们最终在1610年抵达詹姆斯敦，给勉强熬过一冬天的幸存者及时送来了食物。之前确认的石碑上的图案可能表明，石碑主人经过百慕大群岛来到詹姆斯敦。这些图案包括美洲蒲葵，可能还有圆尾鹱。圆尾鹱是一个仅在百慕大群岛筑巢的稀有海鸟。
研究人员在此之前还发现了立狮的图案。在1603年至1625年英王詹姆斯一世在位期间，立狮曾是英国的盾形纹章，这表明石碑主人与政府和盾形纹章有关联，科尔索认为这一证据也指向了斯特雷奇。在未来几个月，石碑还要继续接受各种各样的非破坏性分析检验。科尔索说：“我们刚刚开始从这个不同寻常的文物上发现一些秘密。”(孝文)
盘点顶尖智能假肢：电动足踝像真腿一样弹起(2)
大约250个人接受了这种仍处于实验阶段的技术的治疗。但另有一种生物电子装置已表明，大脑与机器的结合可以是强大而经得起时间考验的，过去30年中全球已有近20万人装上了它。这就是耳蜗植入装置。艾登· 肯尼是最近接受植入的患者之一。他母亲塔米· 肯尼还记得一年前得知自己的宝宝连助听器都用不了时的情景。“我就只是把他抱在怀里哭，”她说，“我知道他听不见我的声音。他以后怎么跟我沟通呢？有一回，我丈夫拿两只铁锅互相击打，希望他有点儿反应。”艾登全然没听见那噪音。
现在他就听得见了。2009年2月，约翰· 霍普金斯大学的外科医生在他每个耳蜗内曲折地放入了带有22个电极的细线(耳蜗是正常情况下负责感应声波振动的内耳构造)。艾登身上的话筒接收声音，把信号发送给电极，而后者直接把信号转入神经。
“手术后一个月，医生启动植入装置的那天，我们发现他对声音有反应了。”塔米·肯尼说，“他会对我的话音转过头来，太神奇了。”现在他正在配合治疗学说话，迅速赶上听力健全的同龄人。
继耳蜗装置之后，生物电子眼也许会很快问世。几年前，视网膜色素变性夺去了乔· 安· 路易斯的视力，这种疾病会毁坏眼内负责感光的杆细胞和锥细胞。然而她最近恢复了部分视力，是得益于眼科专家马克· 胡马云的研究。
患有这种眼疾的病人，通常会有部分内层视网膜未受损伤，乔· 安· 路易斯就是如此。这一层视网膜构造中布满了双极细胞和神经节细胞，正常情况下它会收集来自外层的杆细胞和锥细胞的信号，再转给从视觉神经发散出来的纤维。早先没人知道内层视网膜使用的是什么样的信号，或者如何对之输送它能够解读的图像。1992年，胡马云开始在手术中为此类患者的视网膜装上微小的电极阵列，这样试验了一小段时间。
“我叫他们用眼睛追踪一个点，他们做到了。”他说，“他们能看见排成行列和柱状的东西了。”又经过十年的试验，胡马云和同事们开发出一套系统，命名为“阿耳戈斯”(希腊神话中的巨人，长着上百只眼睛)。患者佩戴一副墨镜，上面装有一架微型摄像机和无线发射器。影像信号被发送给腰带上的电脑，转成神经节细胞能读懂的电脉冲，再发送给置于耳后的接收器。从那里引出一根导线接入眼内，通向轻轻附着在视网膜表面的方形16电极阵列。脉冲激发电极，电极激发细胞，然后大脑完成剩下的工作，让第一批接受治疗的患者看到了物体的边缘和粗略轮廓。
2006年秋，胡马云和他所供职的“第二视界”公司联合一支国际团队，把阵列中的电极增加到60个。和像素更多的相机一样，新阵列能产生更清晰的图像。来自得克萨斯的路易斯是最早获得新阵列的患者之一。“现在我又能看出树的轮廓了，”她说，“印象中那是我失明前看到的最后一样东西。现在我看得到向四面八方伸出的枝干。”
研究者又使神经义肢的概念更进一步，开始用它来辅助大脑本身。参与一项“大脑之门”计划的科学家正试图把完全丧失行动能力的患者的大脑运动皮质直接与电脑相连，使他们能够用意念来操控外界物体。现在已有受试者能这样移动电脑屏幕上的光标。研究者甚至计划开发一种人工海马，替代人脑中储存记忆的海马结构，用来为失忆患者移植。
不是每件事都会进展得那么顺利。在首批接受“大脑之门”治疗的四名患者中，有一人后来决定取下电脑接头，因为它干扰其他的医疗设施，而乔· 安· 路易斯说她的视力还没恢复到能安全过马路的地步。然而阿曼达的断臂装上了更有弹性的新型塑料罩，控制手臂的神经与电极得到了更好的调谐。
“这意味着我能用假臂做的事大大增加了。”她说，“芝加哥那边又出了一款新的，可以让我做出好多不同的抓握动作，我想拿来用。我希望能用假手跟我园里的孩子们一起捡拾硬币、小锤和玩具。”库伊肯说，这都不是什么奢望。“我们把辅助生活的工具带给患者，比他们之前用的要好一些，但仍嫌粗劣，跟精巧的人体构造没法比。它们在大自然面前，就像举在太阳下的蜡烛一样微不足道”。
尽管如此，至少使用着那些工具的人们能举得起蜡烛了，有的甚至还在黑暗中看见了跳动的一星烛火呢。
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血肉相连的机器：揭秘世界顶尖智能假肢(图)
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。”
最新研究显示超级肺功能赋予恐龙竞争优势
新浪环球地理讯 北京时间1月19日消息 据美国国家地理网站报道，美国科学家对现代短吻鳄的最新研究发现，恐龙不同寻常的肺功能可能令其在与早期哺乳动物的竞争中占据了优势。
科学家发现，短吻鳄今天也采用类似鸟类的高效呼吸方式。短吻鳄与恐龙拥有共同的祖先。在哺乳动物中，每次呼吸都将富含氧的空气输送至肺中称为肺泡的“死胡同”。在肺泡中循环的空气将氧气送至血液中，同时又从血液带走二氧化碳。
不过，鸟类没有肺泡，空气只能从某一个方向进入它们的气囊。这种进化使鸟类的肺部充满了“新鲜”空气，令其能在使其他动物死亡的高度下呼吸。为揭开短吻鳄呼吸之谜，科学家将液体注入死亡美洲短吻鳄的肺中，测量气流流动方向。
研究小组发现，和鸟类相似，空气绕过某些支气管或气道，仅在被呼出时才回流通过这些支气管。这种呼吸模式可能在距今2.51亿年至1.99亿年前的三叠纪时代的祖龙(archosaur)身上就出现了。祖龙是鸟类、恐龙和短吻鳄的共同祖先。
在三叠纪时代早期，空气中的氧含量要比现在要低。领导实施这项研究的美国犹他大学进化生物学家法玛尔(Farmer)说：“我们知道，鸟类的这种肺部结构一定程度上说明了它们擅长在稀薄空气中活动的原因。我们的研究数据表明，祖龙在氧含量较低的环境中具有竞争优势。”
恐龙的高度适应性或许还说明，在距今6500万年前恐龙灭绝以前，哺乳动物的体型总是很小的原因。法玛尔指出：“这些哺乳动物好像一直受到祖龙的遏制，身体总是长不大。”研究结果1月15日刊登在最新一期《科学》杂志上。(孝文)
研究称埃及艳后烟熏眼妆可防眼部感染(图)
新浪环球地理讯 北京时间1月18日消息，据美国国家地理网站报道，埃及艳后克利奥帕特拉的烟熏眼妆并不只是为了外表好看这么简单。法国研究人员发现，古埃及人在眼睑处化浓妆不仅可以吸引他人目光，还可以起到预防眼部感染的效果。
古埃及文物及资料显示，无论是男性还是女性，从仆人到女王，每个人均在眼部周围涂上一层厚厚的黑色和绿色粉末。研究论文联合执笔人、法国巴黎第六大学的克里斯蒂安•阿马托尔表示：“当时的人在眼部周围涂抹这些粉末是每天都要做的事情。”
根据古埃及手稿，眼妆据信扮演着一个神奇的角色，太阳神霍鲁斯和拉会保护涂抹这些粉末的人预防多种疾病。结膜炎等眼部细菌感染在尼罗河热带沼泽一带较为普遍。此前对从古代化妆盒中提取的粉末残余进行的化学分析显示，它们拥有4种基于铅的化合物。也就是说，这种眼妆不利于身体健康，原因就在于铅对人类而言是一种毒性很高的物质。
法国研究人员进行的新研究发现，这种化妆品中铅盐含量较低，可能拥有预防疾病的功效。在与皮肤接触后，铅盐会提高人体产生一氧化氮的数量。一氧化氮能够刺激免疫系统，帮助人体对抗导致疾病产生的细菌。研究指出，基于古代眼妆化妆品中的铅含量，使用者的一氧化氮水平可提高240%。
阿马托尔说：“在这些化合物中，其中有两个无法自然产生，需要长达30天时间才能制成。在我看来，古埃及人知道这些化合物具有健康功效，因此才有意制造这些物质。”研究发现刊登在2010年1月15日出版的《分析化学》杂志上。(孝文)
北极燕鸥飞行7.1万公里创最远迁徙纪录(图)
新浪环球地理讯 据国家地理网站报道，一项最新研究发现，一只小小的北极燕鸥竟然是世界上迁徙距离最远的动物，迁徙距离是人们以前认为大约2倍。
新的微型追踪器最近显示，这只体重4盎司(113克)的北极燕鸥每年沿着“Z”字形路线，在格陵兰和南极洲之间迁徙。在这个过程中，这只北极燕鸥经常飞行4.4万英里(7.1万公里)，与之相比，它的竞争对手灰鹱(sooty shearwater)的飞行距离大约是4000英里(6440公里)。
该研究的论文作者，格陵兰自然资源研究所的卡尔斯顿·伊格冯说：“关于这个问题，以前有各种各样的理论，但我们能够显示这些小鸟所做的一切，这还是第一次。”据研究人员估计，由于北极燕鸥经常活30多年，它一生要飞行大约150万英里(240万公里)，相当于往返月球3次。
在这以前，科学家只能利用追踪器对大型鸟类进行追踪，因为对小型鸟类来说，这些仪器太大，它们很难带动。不过该科研组采用的由英国南极调查局研发的这种微型追踪器，重量仅为二十分之一盎司(1.4克)，把它绑在北极燕鸥这样的小型鸟类腿上，它们仍能自如飞行。
发现北极燕鸥经常在北大西洋停留一个月，伊格冯感到非常吃惊，也许它们是为了在那里捕点小鱼和甲壳动物吃，以补充能量，然后开始飞越热带地区。春季从格陵兰返回时，北极燕鸥仍沿着“Z”字形路线飞行。这些小鸟并不是直接飞往大西洋中部，而是从南极洲飞往南美洲，然后再到北极。
但是它们的这一疯狂行为很有秩序。伊格冯说：“这是一个数千公里的绕行路线。但是当你对它进行分析时，发现这非常合理，非常有秩序。”他表示，这些小鸟显然在循着一个巨大的螺旋风模式飞行，以避免飞入风中。
尽管有这样一条路线，但是人们并不清楚北极燕鸥为什么要进行这么长的迁徙。伊格冯说：“我认为，它们是在循着丰富的(极地)觅食区飞行。”这项研究成果发表在本周的《美国国家科学院院刊》上。(孝文)
研究显示太阳系或拥有数百万个双胞胎(图)
新浪环球地理讯 北京时间1月11日消息，据美国国家地理网站报道，最新一项研究显示，在银河系的数十亿颗恒星当中，15%可能具有太阳系的“双胞胎”。
这项研究是建立在对拥有气态巨行星的恒星调查基础之上。气态巨行星类似于木星和土星，距其恒星十分遥远。正如太阳系中的情况一样，这些恒星与其气态巨行星相距遥远，从而产生了岩质行星在恒星适居带“茁壮成长”的广阔空间。液态水可以存在于恒星的适居带。这一结论增大了银河系内拥有类似地球的行星和其他生命形式的可能性。
未参与最新研究的美国旧金山州立大学天文学家黛博拉-费舍尔(Debra Fischer)指出：“在寻找行星努力的头十年，我们感到有点担心——其他星系看上去与太阳系截然不同。最新研究将打消我们的疑虑，原来银河系中存在大量太阳系的‘双胞胎’。这一数据确实巩固了有关宇宙中拥有很多像地球一样宜居星球的理论。”
天文学家认为，气态巨行星通常形成于距其恒星很远的地方，而像地球一样的岩质行星则形成于距其恒星更近的地方。不过，天文学家指出，在一些恒星系，气态巨行星会向内移动，影响更小的行星偏离其运行轨道，或是完全摧毁岩质星球。与此同时，像太阳系恒星一样的恒星系则在稳定的外层轨道拥有气态巨行星。
领导实施这项研究的俄亥俄州立大学天文学家安迪-古尔德说：“在这些恒星系中，存在可供类地行星成长、不被甩出其轨道的空间。”此外，天文学家对木星的研究表明，处于外层的气态巨行星可以起到“引力盾牌”的作用，保护里面的岩质星球及其上面的潜在生命形式不会遭受频繁的小行星撞击。
为寻找这种恒星系，近百位科学家加入“微透镜追踪网”(MicroFUN)项目，采用一种称为微引力透镜(gravitational microlensing)的技术探测银河系。按照这种方法，当一颗恒星从另一颗恒星前面经过时，更近恒星的引力就像透镜一样，弯曲和放大更远恒星的光。如果更近的恒星拥有绕其轨道运行的行星，观测者就可以通过被放大的光发现它们存在的微妙线索。
根据一项对为期4年微透镜数据的分析结果，如果银河系内所有恒星都存在类似太阳系的星系，天文学家至少应该已发现6个这样的星系，但迄今为止，他们仅仅探测到一个像太阳系的星系：2006年，天文学家发现了一颗拥有像木星和木星一样行星的恒星。古尔德及同事上周在美国天文学会第125次会议上宣布，这意味着银河系内可能有15%的恒星具有像太阳系一样的星系。
古尔德警告说，其研究小组的“非常粗略”的估计是建立在有限的数据基础之上，随着未来几年其他恒星系的发现，评估结果可能会改变。例如，有些恒星系可能仅存在类地行星，而没有气态巨行星。但我们目前还不确定这一点，因为大多数恒星距离地球过远，使得当前的观测仪器发现不了小型岩质星球。随着新的行星寻找任务(如开普勒太空望远镜)开始结出果实，这种状况可能会改变。
瑞士苏黎世天文学会的迈克尔-迈耶表示，古尔德的发现与最近一系列研究结果相符，这些研究称像“超级地球”一样的较低质量行星在银河系可能相对常见。迈耶也没有参与古尔德的研究。他说：“结果或许是，恒星具有较低质量的类地行星最终会变成习惯而非例外。果真如此的话，揭示更小类地行星和质量更大气态和冰质巨行星之间的关联，可能有助于我们了解类地行星在银河系究竟有多普遍。”(孝文)
