冬眠的奥秘

张劲硕

　　①严寒的冬天，我们总是向往着在被窝里长眠一冬——能像狗熊和青蛙那样冬眠就好了。然而我们大都不知道：那些冬眠的动物身上隐藏着人类尚不知晓的惊天奥秘!

　　②冬眠是动物应对恶劣环境的一种策略，科学上叫“蛰伏”。有人会问，冬天里睡得多、睡得久，不就是冬眠吗?它们还真不是一回事，只是二者的区别不太容易看出来。拿鱼来说，有几类鱼是会冬眠的，包括我们熟悉的鲤鱼，每当冬天来临，它们就把自己调到冬眠档：不吃、不喝、不游动。这看似与正常档的睡觉并无二致，但请注意它们的鳃!鱼类靠鳃呼吸，平时就算身体静止不动，鳃也会轻轻开合扇动。而进入冬眠的鱼，鳃几乎不动，完全处于麻痹状态。除了呼吸，冬眠动物的体温、心跳等生命指征也都降到极低水平，新陈代谢速率变得非常缓慢，与休克和死亡标准只差那么一点点——这就是冬眠与睡觉的本质区别。

　　③冬眠的意义在于，尽量减少身体内外的生命活动，将能量消耗降到最低，以适应严酷的环境。动物冬眠时，能把生命的时钟调得极慢，比如生活在北美洲的普通箱龟，冬眠时心脏5～10分钟才跳一次，实在让人惊叹。更夸张的是，它们几乎不呼吸，只靠皮肤吸入少许氧气!

　　④科学家还发现，冬眠不是“习惯养成”的问题，而是遗传基因决定的“天赋”，这种“天赋”还与寿命的长短有联系。一般来讲，哺乳动物的寿命与体型相关：体型小的新陈代谢快、寿命短；体型大的新陈代谢慢，寿命长。比如大象能活80年，兔子七八岁就算高寿。而蝙蝠打破了这个规律——冬眠的菊头蝠和同体型不冬眠的老鼠相比，前者可以活到三十多岁，后者却只能活到三四岁。如果在同一物种中比较，如蝙蝠或者棕熊，依然是冬眠的寿命要长很多。

　　⑤冬眠是当下的热门研究领域。如果人类能像动物一样冬眠，收获的就绝不仅仅是睡大觉的幸福感，也许还能长生不老!虽然对蝙蝠和棕熊等冬眠动物的研究能确定冬眠基因与长寿有关，但这些动物毕竟与我们相差太远。不过，在2004年，有个轰动科学界的发现：居然有一种猴子能冬眠!而人类跟猴子同属灵长类动物，基因相似性很高，如果猴子能冬眠，这意味着我们人类也有可能做到，到那时，我们的寿命说不定能达到800岁!

（选自《博物》总第146期，有删改）

更夸张的是，它们几乎不呼吸，只靠皮肤吸人少许氧气!

睡眠为身体解毒

◇周露

①与吃饭、呼吸一样，睡眠是人类的一项基本需求。尽管几千年来人们遵守着日出而作、日落而息的自然规律，但很少有人问：“人为什么要睡觉?”此前，许多科学家曾针对睡眠原因提出各种各样的猜测与解释，包括消除疲劳、巩固记忆、调节机体代谢等，但人们一直无法就此达成一致看法。

②近日，科学家对睡眠有了新的解释：为了把白天人体积聚的毒素一扫而光。美国一项新研究为此提供了有力证据：大脑在睡眠时才能高效清除代谢废物，从而恢复活力。这项研究发表在美国《科学》杂志上。科学家评论说，它“从分子水平上提供了可能是睡眠基本目的的首个直接实验证据”。

③科学家发现，大脑内有一个独特的“垃圾处理系统”，并将其命名为“类淋巴系统”。大脑在清醒与睡眠状态时功能完全不同，清醒时会有意识，而睡觉时则进行“大扫除”。由于能量有限，它似乎必须在两种不同功能之间选择一个，您可以把它想成家庭宴会，要么您招待客人，要么您打扫房间，但您不可能同时做两件事。脑脊液沿着动脉周隙流入脑内组织，与脑内组织间液不停交换，并将细胞间液体的代谢废物带至静脉周隙，随即排除至脑外。而在新研究中，他们发现，这个“垃圾处理系统”的工作几乎都是在睡眠中完成的。

④在实验中，研究人员在老鼠的小脑后方植入一根导管，分别在老鼠清酲和睡眠时注入小分子荧光染料，这样就能看见脑脊液在脑内流动的情况。他们发现，染料注射30分钟后，与清醒老鼠相比，睡眠老鼠脑内的荧光染料分布要广泛得多，并且到达更深的地方。这说明脑脊液在睡眠老鼠脑内流动得更加容易。进一步的实验证实，睡眠老鼠脑内细胞间隙增大，使脑脊液流入脑内及脑组织间液交换变得更加容易。研究人员还分别往清醒和睡眠的老鼠脑内间隙注入β淀粉样蛋白，这种物资在脑内的聚集可引发阿尔茨海默氏症(老年痴呆症)。实验证实，β淀粉样蛋白在睡眠老鼠脑内的代谢速度比清酲老鼠快得多。

⑤睡眠是现代人都很关心的问题。到底我们可不可以不睡觉然后腾出更多时间去工作去享受生活?答案可能是不行的。人脑需要每天花一定时间让脑脊液好好地为它洗个澡，不然那些脑细胞产生的代谢垃圾堆积起来，就会伤害到脑细胞，时间久了人就会生病，比如患上阿尔茨海默氏症等。

（选自《百科知识》2013年第23期）

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而在新研究中，他们发现，这个“垃圾处理系统”的工作几乎都是在睡眠中完成的。

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水乡的桥

    ①提起“江南水乡”，不由使人想到“户藏烟浦，家具画船”一些水乡景色，每当杏花春雨，秋水落霞，更令人依恋难忘了。这明秀柔美的江南风光，是与形式丰富多变的水上桥梁有所分不开的。它点缀了移步换影的景色，刻画了水乡的特征，同时又解决了交通问题。我们的祖先是如何从功能与艺术两方面来处理了复杂的水乡交通，美化了村镇城市的面貌？

    ②在水道纵横、平畴无际的苏南、浙北地带，桥每每五步一登、十步一跨，触目皆是。在绿满江南的乡村中，一桥如带，水光山色，片帆轻橹，相映成趣。但在城镇中，桥又是织成水乡城镇的重要组成部分之一。每当舟临其境，必有市桥相迎，人经桥下，常于有意无意之中，望见古塔钟楼，与夹岸水阁人家。数篙之后，又忽开朗，渐入柳暗花明的境界。

    ③这些水乡的桥，因为处于水网地带，在建造时都是运用了“因地制宜”与“就地取材”的原则，在结构与外观上往往亦随之而异。例如，在涓涓的水流上，仅需渡人，便点一二块“步石”，或置略高出水面的板梁，小桥枕水，萦洄村居。在一般的河流上，大多架梁式桥，或拱桥，因河流的广狭及行船的多寡，又有一间（拱）、三间（拱）乃至五间（拱）的。上海青浦的放生桥，横跨漕港，是上海地区最大的石拱桥。江南水乡，河流纵横多支，为了适应这种情况，往往数桥相望，相互“借景”成趣；亦有在桥的平面上加以变化来解决这个矛盾，浙江绍兴宋宝佑四年（公元1256年）建的八字桥，因为跨于三条河流的汇合处，根据实际需要，在平面与形式上有似“八”字。为便利行船背纤用的“挽道桥”，多数是较长的，像苏州的宝带桥建于明正统七年至十一年(公元1442—1446年)，为联拱石桥。计孔五十三，其中最高三孔以通巨舟。这类长桥中著名的还有吴江的垂虹桥（建于元泰定三年，公元1326年），而于绍兴尤为常见。长桥卧波，若长虹，似宝带，波光桥影，为水乡的绮丽更为增色。

    ④桥的形式以拱桥变化最多，有弧拱、圆拱、半圆拱、尖拱、五边形拱、多边形拱等。青浦普济桥为宋咸淳元年（公元1265年）建造，迄今已快七百年了，古朴低平，拱券结构，不失为我国桥梁发展中的重要物证。绍兴广宁桥为多边形拱桥，重建于明万历二年（公元1574年），雄伟坚挺，桥心正对大善寺塔，为极好的水上“对景”。在建筑材料方面，不论梁式桥与拱桥，皆以石料为主，不过亦有少数砖木混合结构与木结构的。砖木混合结构桥，去冬在青浦发现一座元代桥梁，名为迎祥桥，可称是比较有代表性的，它巧妙地运用了石柱木梁及砖桥面，秀劲简洁，宛如近代桥梁。除了桥的本身外，尚有用附属建筑来丰富美化它，苏州横塘古渡的亭桥便是平添一景。宝带桥桥边，还置小塔、石狮，桥堍又建石亭，使修直的桥身起了轻匀的节奏。

    ⑤水乡的桥是那么丰富多彩，经过了漫长岁月的考验，到现在还发挥其作用，不论在艺术的造型上，风景的点缀上，都具有鲜明的民族风格，这是我国古代劳动人民的智慧与力量的结晶。如今，我国桥梁工作者正从这些宝贵的遗产中，推陈出新，创造着不少既有民族传统，又适合今日功能的新型桥梁。

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生物电脑

①1946年，世界上第一台计算机诞生，这个庞然大物开创了一个电脑时代。从那时候起，人们不断革新、创造，把庞然大物的体积一减再减，现在我们所见的台式电脑、掌上电脑等都是老电脑的后代。这一切，取决于电子管技术向大规模集成电路再向超大规模集成电路的发展，但是，科学家们认为，超大规模集成电路的小型化已经到了接近极限的程度，要由此再进一步已非常困难。

②解决之路在哪里呢？

③生物技术是一个方面。科学家们发现，生物分子之间遵循着化学和物理作用的规律，在分子的相互作用过程中，一些生物大分子形成了生物电路，这种生物电路具有类似于计算机的信息处理、传输甚至逻辑运算能力，所以人们把具备这种有机物的计算机叫做生物电脑，这已经是第五代计算机了。

④根据科学家的设想，生物电脑的外部是用一种非常薄的玻璃膜制成的，内部装有由蛋白分子构成的有机生物芯片。由于有机生物分子的生物芯片比半导硅芯片上的电子元件小得多，甚至可以小到几十亿分之一米，所以，生物电脑的芯片是非常微小的。而且，生物芯片本身具有独特的立体结构，密度极高，动作速度快。

⑤最神奇的是，这种生物分子构成的分子集成电路也同一般生物一样，能够自我修复，一旦出现故障，它能自动排除并恢复常态。

⑥另外，由于生物分子是利用化学反应进行工作的，所以需要的能量非常小，释放的热量也极少，不存在现在计算机存在的元件发热问题，这样就极大降低了能耗，提高了机器的可靠性和使用寿命。

⑦生物电脑的研究始于20世纪60年代至70年代，到目前已取得了不少成绩。相信用不了多久，我们就可以告别传统电脑，迎来我们的新朋友——生物电脑！

①研究生物电脑的原因是：______________。

②生物电脑的工作原理是：_____________。

清洁颗粒也可以环保（作者：李青）

①爱美的女生在洗脸时常常会用到含磨砂颗粒的美容产品，我们每天刷牙用的牙膏里也常常能看到绿色的小颗粒，这些颗粒能更好地清洁我们的皮肤和牙齿。但是，你知道这些颗粒对我们的生态环境造成了多大的危害吗？

②这些微颗粒通常是圆形的塑料颗粒，直径有不到1毫米的，1毫米多一点儿的。因为造价比天然材料便宜，且可以大规模生产，所以被广泛应用于皮肤和口腔的清洁产品中。英格兰巴斯大学(University of Bath)的化学家珍妮特·史考特 (Janet SCott)说：“如果每天用一次含磨砂颗粒的洗面产品，就等于从水池里排走了80～10O万个颗粒。”仅美国，估计每天从水池里排走的颗粒就高达808万亿个。

③这些颗粒跟随污水进入污水处理厂，特别小的“漏网”颗粒便直接流入大海。在美国，每天漏网的颗粒有多少呢？8万亿！足足能覆盖300个网球场。这些塑料颗粒能吸收有毒物质。因为它们又小又可爱，所以常常成为浮游生物和鱼的食物。当鱼吃了这些有毒颗粒或者有毒的浮游生物后，有毒颗粒就会留在鱼的身体里。最终，这些被污染的鱼又成了我们人类的盘中餐，进而带来各种各样的健康问题。

④美国自2017年起，已经全面禁止厂家使用这些塑料颗粒，大多数欧洲国家也禁用此类材料、庆幸的是，英国科学家找到了用纤维素 (cellulose)制造微颗粒的方法。这种纤维素可以从植物里提取，最棒的是它可以降解，慢慢地回归大自然，不造成污染。

⑤目前，巴斯大学的研究团队正在和公司合作，争取早日达到工业量产的规模，造福人类。而我们作为消费者，能做的就是尽量不要购买含塑料颗粒的清洁用品。

（选自《知识就是力量》2017年第10期）