月之精灵——蟾蜍

    ①在我国古代，蟾蜍很早就跟月亮联系在一起。汉代的月神画像砖中，通常都趴着一只蟾蜍。就连发明地动仪的张衡在著述中都说：“羿请不死药于西王母，妲娥窃之以奔月……妲娥遂托身于月，是为蟾蜍。”两汉有关月亮的众多图画和文献，也都描述了这一神话，难怪古人把蟾蜍称为“月之精灵”。

    ②不论是神话传说中的蟾蜍，还是现实生活中的蟾蜍，都确确实实与人类有密切的关系。

    ③现实生活中的蟾蜍，身体表面有许多疙瘩，内有毒腺，能分泌黏液，又俗称“癞蛤蟆”。

    ④蟾蜍虽然容颜丑陋，却是自然界中的生存高手。它常常在早晨、黄昏或暴雨过后，出现在道旁或草地上。蟾蜍的皮肤柔软、潮湿、黏滑，含有丰富的毛细血管，而且它的皮肤较厚，具有防止体内水分过度蒸发和散失的作用，能长久居住在陆地上，而不到水里去。每当冬季到来，蟾蜍便潜入烂泥，用发达的后肢掘土，在洞穴内冬眠。三月初，当北方大地乍暖还寒，温度回升到10℃左右，它便从冬眠中苏醒。蟾蜍一般在清明前后产卵，一只雌蟾每次产卵3000～5000枚。

    ⑤蟾蜍行动笨拙蹒跚，不善游泳。由于后肢较短，只能做小距离的、一般不超过20厘米的跳动。如被人们用脚碰一下，它会立即装死，躺着一动不动。

    ⑥蟾蜍种类繁多，分布广泛。常见的蟾蜍，只不过拳头大小。可是南美热带地区，却生活着世界上最大的蟾蜍，个体长约25厘米，为蟾中之王，而有些小型的非洲蟾蜍的身长只有其1／10。

    ⑦蟾蜍是农作物害虫的天敌。它平时栖息在小河、池塘的岸边草丛内或石块间，白天藏匿在洞穴中不活动，清晨或夜间爬出来捕食昆虫、蜗牛等小动物。据科学家们观察研究，在消灭农作物害虫方面，蟾蜍要胜过漂亮的青蛙。它一夜吃掉的害虫，要比青蛙多好几倍。

    ⑧蟾蜍还是一种药用价值很高的动物。中国第一部药学专著《神农本草经》就记有蟾蜍的性味、归经和主治等方面内容。蟾蜍全身是宝，蟾酥、干蟾皮、蟾衣、蟾头、蟾舌、蟾肝、蟾胆等均为名贵药材，对慢性肝病、多种癌症、慢性气管炎、腹水、疗毒痈疽等有较好的疗效。

    ⑨尽管许多人对蟾蜍的外形没啥好印象，然而____________________________。蟾蜍挺着大肚子，一次产卵数千枚，早在石器时代就被视为孕育生命、子孙昌盛的图腾。蟾蜍日伏夜出，与月亮同步出现，而月亮又与女子、婚姻、繁衍密切相关，所以蟾蜍成了月亮的形象大使。历代文人都常用“蟾宫”指代月亮。民间还用“蟾官折桂”来指代应考得中，甚至有人把砚台雕刻成蟾蜍形象，以求吉利。唐宋之后，月宫里的蟾蜍逐渐被人冷落，而口吐铜钱的“金蟾”却在民间日渐红火，形成了“家有金蟾，财源绵绵”的说法。民间画家在年画中也多以“金蟾”为题材，创作了“刘海戏金蟾”等作品，寓意财源广进，大富大贵。

    ⑩“鲛室影寒珠有泪，蟾宫风散桂飘香。”蟾蜍及其承载的传统文化，在科学技术发达的今天，仍然散发着无穷的魅力。

给器官打补丁靠谱吗？

赖太平

    不同于其他器官，心脏的细胞复制速度仅为每年0.5%，这导致了心脏的自我修复能力非常有限，根本不足以修复重大的损害。如果心脏上受到创伤，那么坏死的细胞将会被厚厚的疤痕组织取代——心脏的部分功能将不会再发挥作用。

    科学家们一直想通过干细胞移植的方式来修复心脏上的创伤，简单来说就是从病人自己的血液或骨髓中提取干细胞，并直接将它们注入心脏来重塑受损部位。干细胞可以发育成许多不同类型的细胞，用这种方法可以有效地帮助受损的血管再生，改善心脏的血液流动。不过，它并不能解决损伤的心肌重生问题———95%的注射干细胞无法附着在心脏上，而是立即被血液吸收。

    既然注射干细胞无法附着在心脏上，为何不将它制成可以附着的补丁形状呢？这件事得到了多个大学研究机构的关注。

    英国剑桥阿登布鲁克医院的心脏病专家桑杰·辛哈在这方面的研究颇受关注，他将每个面积小于2.5平方厘米，有半厘米厚的心脏肌肉生长在实验室器皿中，经过一个月的培养，心脏补丁由血细胞重组，并形成特定的干细胞，进而可以转化为人体的任何细胞。在心脏衰竭患者中，它们会发育成心肌细胞、血管细胞以及心外膜（心脏周围的膜）。

    一些大学的研究也提出了其他的方案；通过超声波和核磁共振成像扫描来确定心脏上的疤痕结构。根据伤疤的形状，他们会用3D打印机打印出任何形状或尺寸的定制心脏补丁。然后医生打开患者的胸腔，将补丁直接缝入心脏，与现有的静脉与动脉相连。这种方法的主要挑战之一是如何将断补丁与心脏进行电整合，以确保两者同步。目前专家们正在做着各种尝试。

    心脏补丁之所以引起人们的关注主要有两大原因：相对便宜且更加安全。在英国，一次心脏移植费用在433万人民币左右（包含后期治疗费用）；在中国，这个数字也在100万以上（不包括后续治疗费用）。不过如果给心脏打补丁得以实现的话，那么这个数字可以锐减到60万人民币。另一方面，由于这些心脏补丁是用患者自己的血液培育的，所以接受手术的病人不必经历心脏移植的并发症，避免使用高剂量的免疫抑制药物。

（节选自《大众科学》2018年第4期有删改）

智能家居安防

    ①智能家居安防系统是集信息技术、网络技术、传感技术、无线电技术、模糊控制技术等多种技术为一体的综合应用系统，是具有较强的技术性和前瞻性的新产品，

    ②通常，智能家居安防系统主要包括三大系统。

    ③第一是门禁系统。可靠安全的防盗门至关重要，它是家庭防护的第一道防线。门禁系统为主人提供坚固防范的同时，还提供了更多出入的方便。主人可以授权自己、家人、访客，通过密码、指纹、语音口令等智能识别方式方便地进出家门。

    ④第二是报警系统。报警系统由防盗报警系统、防火灾报警系统和防燃气泄漏报警系统等组成，它可以作为一种可靠且有效的方式让家庭能够避免外界侵入和自然因素引起的灾害。报警系统通过安装在室内外的各种传感器，将探测发出的信号最快地传递给相关人员。如烟雾火警探测器和可燃气泄漏探测器，它们在烟雾或可燃气达到一定的浓度时就会迅速发出警报以便用户知晓。

    ⑤第三是监控系统。监控系统是用于本地和远程了解特定区域情况，保留录像备查，起着威慑、监督、取证和管理作用的网络系统。监控系统具有实时监控功能，通过分布在室内的监视器、触摸屏等设备，可以监控住宅周边、门口、各个房间、室内通道等重点区域的实时情况。用户可通过手机随时随地查看家里的变化。系统还会自动将实时监控的影像通过硬盘录像功能录制下来，如果有盗贼闯入，就可以记录下盗贼的影像作为证据。

    ⑥此外，考虑到室内环境安全问题，环境监测系统也被划到安防这一块，顾名思义，环境监测系统主要是对室内环境进行监测的系统，包括甲醛探测仪、PM2.5探测器、二氧化碳探测器等。该系统的功能是实时对空气中某些有害物质的探测和对空气质量进行调节。

    ⑦智能家居安防系统是一个复杂的网络系统。各种智能防护设备通过信息通讯系统、网络系统彼此配合，协调工作，组成一个智能化的安防系统。它为我们享受高品质的智能居家生活提供了有力的保障。

    ①打扰了各位，我就是那只被世卫组织命名为“新型冠状病毒”的坏蛋，是这次肺炎的“罪魁祸首”，当然，在我们病毒界，我是被称为“大英雄”的，呵呵！我知道你们很快会消灭我，在我逃走之前，想和你们聊几句。

    ②你们是不是纳闷，我为什么叫这个奇怪的名字。这是因为在显微镜下，我有着带有小突起的外形，看上去像王冠，所以得名。对了， 我还有英文名， 叫作coronavirus，怎么样？如果只看这名字，会不会觉得挺可爱？

    ③我的本领挺强，可以感染多种脊椎动物，包括鸟类、蝙蝠、猫、狗、老鼠、果子狸等等，当然，也包括各位---伟大的人类。

    ④被感染后，我会攻击你们的呼吸系统，让你们发热、乏力、干咳，也会让少数人腹泻、呼吸困难，当然，有时候我很会伪装，让感染者不出现明显症状，使他掉以轻心，四处传播。我一般会静静潜伏在“宿主”身体中3-7天，然后才露出狰狞面目。

    ⑤哈哈哈哈！我就是这样的“流行杀手”，你们要明白，制服我没那么容易，当前，预防和隔离，远比治疗更重要。

    ⑥飞沫的传播路径，让我无法随风飞舞；我讨厌你们洗手，特别是用洗手液甚至酒精，如果洗得时间再长一点，我就被冲到下水道了；我讨厌你们隔离，让我不能在人与人之间传播，本来，我选在春节前后爆发，就是想利用你们拜年、聚会的机会大力传播，没想到这条妙计被你们识破了。

    ⑦我知道，作为病毒个体，我终究会被你们消灭，但我们整个病菌家族，将还会长期与你们并存，我们还在你们中间留下了“卧底”，随时准备卷土重来。那些喜欢吃野味的人是我们潜伏在人类中的主要“毒员”；那些在我们爆发后继续聚会的人是我们重要“线人”。只要还有这样的人，我们就像灰太狼一样，“还会回来的”。

    ⑧抱歉各位，目前我还是你们的对手，所以我不能把自己的秘密都说出来。我知道你们中有精英，有英雄，他们最终会破解我的密码，我其实蹦跶不了几天了。对那些勇敢的“逆

行者“，我是又恨又怕啊！

阳光与流感

①为什么冬季流感会大规模爆发并危及所有人的健康和生命？

②这是一个难以回答的问题，但现在流行病学的一些研究给出了部分答案。原因之一是，由于冬季人们较少晒太阳，结果导致体内维生素D合成减少，造成抵抗力低，容易患流感。同时，晒太阳少也意味着无法充分利用太阳的杀菌功能，给了流感病毒进攻人的机会。

③流行病学的调查发现，冬至后的那个月是流感和感冒最厉害的时期，不仅发病率高，而且病情严重，严重时会致人于死地。对全球的流感疫情统计表明，平均每年死于流感和与流感相关的疾病的大约100万。

④早在1981年，英国流行病学家埃德加·霍普·辛姆普森就提出，流感的季节性高发病率可能与太阳辐射有关。只是当时几乎没有其他专业人员把这个假说当回事。但此后持续不断的证据显示，维生素D可能在人的免疫系统中扮演重要的角色。

⑤今天，一些研究再次证明辛姆普森的流感季节性理论，而且有了更为深入的发现。美国加利福尼亚阿塔斯卡德罗州立医院的约翰·坎内尔等人进行了一项关于流感的各种研究结果的综合性调查，提出维生素D可能是冬季流感中重要的一环。比如，在俄罗斯圣彼得堡进行和克拉斯诺达重复进行的一项研究证明，接种了流感灭活疫苗的年轻男人在冬至后的冬季出现发烧和免疫反应的症状是他们在夏季时的8倍。这可能是在严寒的冬天人们晒太阳少，而在夏天晒太阳多，因而维生素D在冬天生成少的缘故。

⑥而在印度进行的另一项研究显示，血液中维生素D水平低于每毫升 10毫克的儿童比那些血液中维生素D含量较高的儿童患呼吸道感染的机会高20倍。对20世纪30年代进行的多项流感研究回顾也说明了同样的问题，如果人们多吃富含维生素D的鳕鱼油，可以减少患流感的几率。成年人以每日正常剂量服用鳕鱼油4个月以上，可减少50%的流感发病。

⑦人类在进化中形成了自身合成维生素D的重要方式，只要晒太阳就可以迅速并大量生成维生素D，以满足身体之需。比如，在夏季只进行几分钟的日光浴，人的身体就会制造出约2万国际单位(500微克) 的维生素D。这种生产维生素 D的机制对生命是有重要意义的，因为维生素D帮助人吸收钙，以制造骨骼和维持骨密度。同样，维生素D在免疫上的作用也是重要的。

⑧但是，另一些研究人员则认为，维生素D的作用只是一种假说，需要双方对照研究来证实。同时，冬季人们易患流感是有很多相关因素的。美国纽约医学院的退休教授埃德温·基尔本认为，冬季让人置身于许多与流感相关的因素中。比如，相对低的湿度形成了流感病毒最容易藏身的气溶胶，而且在户内的密集人群和设施中易于传播。即使在实验室中对小鼠控制这些环境因素，如拥挤和湿度，小鼠的流感也仍然存在着重要的季节因素，最重要的是流感病毒的传播。

⑨但不管怎样，如果针对流感在冬季发生的几个要素来预防，就可能较大减少流感的发病。如勤开门、窗通风，多晒太阳(既补充维生素D，又帮助杀毒)，食物多补充维生素D，有条件时尽量接种流感疫苗，平时多锻炼，提高抵抗力等等，都可以有效减少流感的发病。

西安古城墙能做“CT”吗

①在现代医学技术的加持下，要想掌握人体的病灶情况，我们可以使用B超、CT、核磁共振等各种影像仪器。想知道一座有着几十米高的西安古城墙的健康状况，该怎么办？2022年兰州大学核技术创新与产业化团队利用国内首套塑闪宇宙射线缪子成像设备，给西安古城墙做了一次“CT”。

叫缪子的宇宙射线

②利用一种宇宙射线对物体进行成像，宇宙射线，就是缪子。星际空间有很多高能粒子，其中最主要的是质子。高能的质子通过大气层时会发生核反应、电离等级联反应，从而一生二、二生四，从上往下越来越多，有点像烟花，也像射灯。到达海平面时，里面就富含各种组分，缪子只是其一，还有中子、β射线和γ射线等。它们都被称为“宇宙射线次级射线”。据估算海平面上每平方米面积上每分钟会落下10000个缪子，也就是说，每秒钟就会有一个缪子穿过我们的手掌。缪子就像下雨一样浇着我们，淋着我们，时时刻刻穿透我们的身体。作为宇宙中的基本粒子之一，缪子的带电量为一个负电荷，质量为电子的207倍，它与物体发生相互作用的方式与电子类似。相比于中子、X射线和γ射线等，宇宙射线缪子具有更强的穿透能力。在被测物体周边放置缪子探测器，根据缪子射线在物体中不同方向的穿透情况，搜集肉眼看不见的缪子计数，进而在计算机上进行分析，通过数据分析计算实现被测物体的三维成像。对于城墙这样十几米甚至几十米厚的物体来说，如果里面有个一米大的空洞，我们完全可以通过缪子成像技术检测到。

藏着秘密的“冰柜”

③给西安古城墙做“CT”的缪子探测器，看起来像一台冰柜，是因为原来只能在实验室使用的探测仪器增设了金属外壳，使设备可以防潮、避光，方便移动。

④这台貌不惊人的方疙瘩，隐藏着能给城墙看病的秘密。它包括多对探测器层和采集板，负责收集从宇宙中散落下来的缪子与信息转换；一个用于数据传输监测与存储的主机系统；一台移动电源，可确保仪器在野外运行时有稳定的供电；一个用于调控设备内温度和湿度的空调系统。采集缪子只是第一步。缪子成像技术主要有两种成像原理，即角度散射成像和强度衰减成像。此次西安古城墙探测运用的便是强度衰减成像法。这一成像方法的原理是，缪子在物体内部穿行过程中会损失能量，而当其能量损失殆尽时便会被物体吸收，这将使探测到的缪子强度减小，所以宇宙射线缪子强度减小量取决于物体的厚度及材料密度。因此，在已知物体外部轮廓的情况下，通过探测缪子强度衰减，可以推导得到被探测物体的密度，从而对物体的内部结构与物质组成进行重构。这就像人们利用X射线扫描身体，通过透视人体骨骼从而成像一样。2022年春节前夕，探测器成功测试出了城墙中的低密度区域，也就是一个配电室。宇宙缪子成像技术清晰地呈现出它的位置、形状、大小。这一高精度成像再次验证了使用缪子成像技术能够完成被测物体三维成像的可行性。

科研从来无坦途

⑤宇宙射线缪子成像技术利用的是不需要人工放射源产生的天然射线，具有无接触勘探、不受时空限制、不会对勘探物体造成任何伤害、绿色环保等特点，但它的使用受客观条件影响较大。不像医院里使用人工射线源，环境比较单纯，我们的仪器往往放置在室外，得经历风吹日晒等自然环境的考验。在室外使用就会出现各种问题，比如电路短路，或者电压波动较大等，设备接收到的信号也会跳动不稳。

⑥一直以来，缪子成像技术应用的瓶颈，主要在于探测系统现场应用场景的适应性、成本控制等。这项技术也从考古探测发展到了地质勘查、矿产勘探、集装箱检测等更广阔的空间。考古科技化，技术国产化，归根到底都是高水平科技自立自强。这是一条遥远而艰辛的路。

（选自《科技日报》2023年3月17日，有删改）