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题型:现代文阅读 题类:常考题 难易度:普通

四川省绵阳市南山中学2020届高三语文三诊模拟试卷

阅读下面的文字,完成小题。

材料一:

    网络在线学习,因为少了在途时间,获得知识更便捷、省时、省钱,赢得了学生和家长的厚爱。再加上通过前沿技术的使用带来更好的教学互动与体验,使教师授课效果更好。但是,由于在线教育具有网络所具有的特点,也带来了一定的问题,有的甚至很令人担忧。在线教育不应仅仅是将线下教育通过录像、录音简单上传至网络,而且要根据在线教育的内容和受教育者的年龄特征等,釆取受教育者喜欢又能够接受的方式方法,满足受教育者的求知欲。在线教育者眼里有学生,心里有分寸,做到想学生所想,在线教育才会更上一个台阶。不要把在线教育变成冰冷的机器人教学,也不要吸收网络隔空对话油腔滑调、想当然的手法,甚至把低俗当有趣。另外,在线教育“名师”掺假注水,技术控制不过关,会误人子弟,影响在线教育的效果。

(摘编自卞广春等《在线教育要多点温度和责任》)

材料二:

材料三:

    在线教育的关键词仍是教育,而不是商业。教育是非常严肃的一个话题,它关系个体和国家的前途命运。一种教育模式要行稳致远,其核心要件当然是人才。只有优秀的教师,才能上好课。好的课程一般都有好的教学体验。然而,好的教学体验不同于受学生欢迎。我们希望寓教于乐,可是别忘了,寓教于乐必须重视内容与形式的关系。教应该是内容,乐应该是形式。内容决定形式,形式服务于内容,二者既不可偏废,其地位也不可颠倒。现在,我们有些教育机构,商业铜臭味太重,眼睛里只有人民币,没有人民和底线。它们不是在诲人不倦,而是在“毁”人不倦。这一现象尤其值得注意。

(摘编自文峰等《给教育产业戴上质量“紧箍咒”》)

材料四:

    除了中国大学慕课、网易公开课等免费通识类教育课程之外,越来越多专业细分的教育平台也涌现出来,如专注于从幼儿园到高中阶段的基础教育,应对雅思、托福、公务员等专门考试的线上培训等。

    互联网给教育带来了显著的变化,这种变化不仅表现在时间空间上的突破,更体现在教育的教、学、评、测等多个环节。在互联网模式下,学习不再只是呈现、接收、反馈的过程,而是一种全新的认知过程。课程的建设也不再只是师生传授,需要更加关注进度设计、用户感受、社会参与等。比如,当课程后台大数据显示,在课程进行到某一时段时,有超过一半的学员做出了暂停或回放的动作,那么可以就此了解课程难点所在,并有针对性地优化教学内容。

(摘编自丁雅诵等《在线教育,打开你的知识空间》)

(1)、下列对材料相关内容的理解和分析,不正确的一项是( )
A、网络在线学习,有着获得知识更便捷、省时、省钱等特点,因此赢得了学生和家长的厚爱,自身也获得了长足的发展。 B、在线教育如果想更上一个台阶,需要根据在线教育的内容和受教育者的年龄特征等,来采取更恰当的方式进行教学。 C、在线教育不是商业,那些一味追求金钱的教育机构,可能会给学生好的体验,但由于教育底线的缺失,也在毁掉学生。 D、在线教育借助于互联网模式,使学习呈现出了全新的认知过程,可以更好地关注教学进度,有针对性地优化教学内容。
(2)、下列对材料相关内容的概括和分析,不正确的一项是(   )
A、根据材料,可看到在线教育市场发展规模逐年扩大,到2017年突破了2000亿元大关,可推断出在线教育发展趋势良好。 B、从材料提供的数据来看,增长率在2012—2014年增长幅度较大,且在2014年达到高峰,2014年后则较平稳增长。 C、寓教于乐中的“教”和“乐”是内容和形式的关系,如果不能正确处理二者关系,就会出现不和谐现象,出现教育问题。 D、在线教育中有专注于从幼儿园到高中阶段的基础教育,也有应对公务员等专门考试的线上培训等,这体现了在线教育专业分类越来越细的特点。
(3)、根据材料,简要分析怎样更好地发展中小学在线教育。
举一反三
阅读下面的文字,完成下面小题

材料一:

    2013年11月3日,习近平总书记考察湖南湘西十八洞村,首次提出“精准扶贫”作出了“实事求是、因地制宜、分类指导、精准扶贫”的重要指示。2016全国“两会”期间,习近平参加湖南代表团审议,他细心询问十八洞村的情况。

    这三年,十八洞村又是如何探索习近平提出的“扶贫开发贵在精准,重在精准,成败之举在于精准”的呢?十八洞村第一支书施金通向记者列举了一系列数据:十八洞村有225户993人,通过“户主申请,群众投票识别,三级会审,公告公示,乡镇审核,县级审批,入户登记”,从全村甄别出136户、542位贫困人口,人均纯收入由2013年的1668元增加到2015年的3580元,增长115%,减贫61户269人。这些贫困人口已实现不愁吃、不愁穿,学生义务教育、家庭基本医疗和住房全部得到保障,学生入学率100%,家庭人口加入新型农村合作医疗率100%,住房全部达到安全标准。

(摘编自:《习近平牵挂的湖南花垣县十八洞村如何精准扶贫》)

材料二:

    “扶贫也要抓住痛点、扶出亮点、培育卖点!”公益组织“黑土麦田”的扶贫专员、湘西苞谷酸合作社理事长陶品儒道出他扎根湘西精准扶贫的经验。从澳洲国立大学毕业后,他辞掉高薪工作回国,和正在复旦大学就读的张雪婷扎根湘西磨老村,带领村民成立专业合作社,将老玉米加工成城里人稀罕的酸爽开胃的苞谷酸和香醇苞谷酒,找准了卖点。

    “不能让乡亲们守着优质美味的十八洞村猕猴桃、大湘西黄牛肉、安乡时令蔬菜喊穷。”红星实业集团有限公司党委书记、董事长罗跃,则分享了红星大市场直销贫困地区优质农产品的双赢经验。自2016年4月全省电商扶贫专项行动启动实施以来,已有7个贫困县成功申报成全国电子商务进农村综合示范县,国内三大电商平台已开通20个贫困县的特色馆和3个市州特色馆,农产品“上行”交易额逾13亿元。

(摘编自2017年11月21日长沙晚报)

材料三:

    近年来,中兴镇立足区位优势,因地制宜探索精准脱贫的有效路子。据了解,中兴镇为解决贫困群众长久脱贫问题,使“输血”变“造血”。成立夹江县龙井沟果业专合社,以“支部+专合社+贫困户”为模式,成功引进春见耙耙柑,打造万亩柑橘现代园。为壮大村集体经济,依托该专合社,流转土地,发展脆李、柑橘等80余亩,每年可为集体经济实现增收100万元。流转土地100亩,建立中兴镇扶贫基地,他们把这100亩平均分给每一户贫困户,每户一亩,由专合社统一管理经营,受益归贫困户,预计每户可增收1万余元,实现了长期的脱贫致富奔小康。同时,他们在园区设立“一库五名单”台账,吸纳贫困户就近就业80余人,每人可通过园区就业实现增收13000元以上。

(摘编自2017年11月20日:《精准扶贫开良方 脱贫致富拔穷根》)

材料四:

    习近平总书记指出,消除贫困、改善民生、实现共同富裕,是社会主义的本质要求。全面建成小康社会,最艰巨最繁重的任务在农村,特别是在贫困地区全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标,农村人口全部脱贫是一个标志性指标。打嬴脱贫攻坚战,是保障全体人民共享改革发展成果、实现共同富裕的重大举措,是体现中国特色社会主义制度优越性的重要标志。党的十九大对坚决打赢脱贫攻坚战提出明确要求,必须以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,充分发挥政治优势和制度优势,动员全党全国全社会力量,坚持精准扶贫、精准脱贫,确保如期完成脱贫攻坚任务。

(经济日报:《坚决打赢脱贫攻坚战》)

阅读下面的文字,完成下列小题。

材料一:街头随机问一句,王者荣耀是什么,想必多半人都知道这是一款多人在线战术竞技游戏(即MOBA)。游戏中,五路、三路或一路英雄在地图上施展技能、提升等级、互相厮杀,并以率先摧毁敌方基地的水晶塔为最终目标。时常看到在餐厅、电影院门前,三五个年轻人聚在一起低着头拨弄着手机,那十有八九是一起“开黑”(组队开始游戏)了,并且不时能听到“我一个技能一千血”之类的游戏台词。

    根据2017年4月腾讯互动娱乐年度发布会上公布的数据,《王者荣耀》累计注册用户超过2亿,成为全球用户数最多的MOBA手游.,根据腾讯方面的数据,其日活跃用户达5000万。

    厦门海沧延奎小学六年级班主任谢美兰在班上做过一个小调查,发现全班41名同学里,有一半孩子在玩这款游戏。一些家长质疑说,大量中小学生沉迷于这款游戏,甚至有媒体报道称,该款游戏过半用户是中小学生。

腾讯方面对“过半用户是中小学生”的质疑予以了否认。市场研究机构极光大数据发布的《王者荣耀研究报告》显示,14岁以下用户占3.57%;15岁-19岁的占22.2%。

    对于记者采访时提出的该游戏18岁以下用户数据信息,腾讯方面未予回复,并表示从未发布过此类官方数据。

(摘自《新华社:“王者荣耀”还是“王者农药”:健康游戏不止于防沉迷》)

材料二:“荆轲就是女的!”谈及历史人物荆轲,在天津市蓟州区上小学三年级的王龙(化名)言之凿凿,言语间都快跟记者急眼了:王龙对荆轲的了解,基于手机游戏《王者荣耀》。《王者荣耀》作为即时对战类游戏,其中的游戏角色多为历史人物,如荆轲、诸葛亮、武则天等。在使用这些历史人物的同时,这款游戏还给这些历史人物设定了一些新的职位与身份。

在这款游戏中,英雄分为坦克、战士、法师、刺客、射手、辅助六类。不同的历史人物有不同的分类,游戏中可以查看各种英雄角色的介绍。比如,游戏中有名为“李白”的英雄角色,这个角色是这样定义的:李白,青莲剑仙,定位:刺客/战士,擅长:突进/收割。不仅仅是李白,许多历史人物都被重新赋予了新的定位,还有如诸葛亮、扁鹊变成了法师,虞姬、李元芳变成了射手。

《王者荣耀》中的英雄角色还有各种造型,如刘备的造型是使用枪支的“黑帮”教父,刘禅变成驾驶机器人的形象,黄忠扛起了大炮,高渐离拿起了吉他,马可·波罗使用的则是双枪。其中最离谱的,则是将荆轲的角色设定为女性。这也是小学生王龙坚持认为“荆轲就是女的”的原因。

(来源《法制网》)

材料三:一款游戏成为全民性、现象级,足见其魅力;又被称为“毒药”“农药”,可见其后果。最近,当《王孝者荣耀》在一波波圈粉,又一波波被质疑时,谙如何解“游戏之毒”令人深思。

作为游戏,《王者荣耀》是成功的,而面向社会,它却不断在释放负能量。从数据看,累计注册用户超2亿,日活跃用户超8000余万,每7个中国人就有1人在玩,其中“00后”用户占比超过20%。在此可观的用户基础上,悲剧不断上演:13岁学生因玩游戏被父亲教训后跳楼,11岁女孩为买装备盗刷10余万元,17岁少年狂打40小时后诱发脑梗险些丧命……到底是游戏娱乐了大众,还是“陷害”了人生,恐怕在赚钱与伤人并生时,更值得警惕。

多数游戏是无罪的,依托市场营利也无可厚非,但不设限并产生了极端后果,就不能听之任之。这种负面影响如果以各种方式施加于未成年的孩子身上,就该尽早遏制。以《王者荣耀》为例,对孩子的不良影响无外乎两个方面:一是游戏内容架空和虚构历史,扭曲价值观和历史观;二是过度沉溺让弦子在精神与身体上被过度消耗。因此,既要在一定程度上满足用户的游戏需求,又要对孩子进行积极引导,研发并推出一款游戏只是起点,各个主体尽责有为则没有终点。

(摘自人民网:《王者荣耀》,是娱乐大众还是“陷害”人生)

材料四:7月3日、4日,人民网针对腾讯旗下“王者荣耀”连续刊发2篇评论,指出“王者荣耀”的危害性并呼吁政府和游戏制作方加强监管。与此同时,7月4日,“王者荣耀”游戏制作人在腾讯公司官方微信公号刊出的访谈中表示,其实,游戏和其他娱乐方式一样,也能够成为正常生活的一部分,而不是会被社会诟病的洪水猛兽,精神鸦片。

7月4日,腾讯公司官方微信公号消息指出,腾讯将推出史上最严防沉迷措施,以《王者荣耀》为试点,率先实施健康游戏“三板斧”。首先上线的是限制12周岁以下玩家每天只玩一小时,后续还将实现晚上9点后禁止登录;绑定硬件设备一键禁玩;强化实名认证体系——这“三板斧”将逐步、持续推进。

(摘自搜狐网)

阅读下面的文字,完成下面小题。

材料一:

    每年的11月19日是世界厕所日。联合国设立它的初衷是讨论一些由厕所引发的问题,希望通过全球人民的努力,共同改善环境卫生问题。

    但是,拥有干净、数量充足的厕所其实是一件奢侈的事情。世界厕所组织一项最新调查显示,全球仍有高达40%的居民(26亿)从未使用过冲水厕所。每年,全世界由于卫生设施缺失致使150万名未满5岁的儿童死于腹泻,比艾滋病和疟疾共同造成的死亡人数还高。

    “全球没有厕所的人高达数十亿,这意味着,维持人类生命的水和土壤被大量未经收集或处理的人类排泄物污染,我们将环境变成了一个开放的下水道。如此大规模的人体排泄物被直接排入环境之中,从而传播致命的疾病,对全球公共健康产生了破坏性影响。

卫生、干净的厕所可以拯救生命。根据世界卫生组织和联合国儿童基金会的报告,环境卫生的改善,结合安全饮水和良好的卫生服务,每年可以防止84.2万尺死亡。其次,经过安全处理的废水很有可能成为能源、营养和水的负担得起的可持续来源。因而,厕所的革命,应体现在技术引领下的可持续发展。以技术革新为代表的厕所革命,将生活环境改造与生态环境发展相结合,将卫生清洁技术与自然的生态环保理念融为一体,是生态可持续发展的理想模式。厕所革命也将有力推动卫生厕所向生态厕所转型。

    目前,我国的厕所革命取得明显成效,厕所覆盖率已经由20年前的不到10%增加到今天的80%左右,但是欠发达地区和农村地区的厕所设施和卫生条件还比较落后,问题比较突出,仍然有24%的人口没有卫生厕所。

(摘编自《中国周刊》,2018年第l2期)

材料二:

(摘自《2018—2024年中国公共厕所市场评估及未来发展趋势研究报告》)

材料三:

    建国以来,我国的公厕经历了由露天公厕到传统旱厕再到水冲公厕的转变,同时公厕的设计观念也发生了改变,还兼顾到环保、城市的品位和人文关怀。现在进行的“厕所革命”需要进一步通过文化教化与理论引导,倡导培养良好的文明如厕习惯和健康的生活方式,提升全民族的文明素养;需要加快科技创新,我国农村地区厕所发展滞后的一个重要原因是缺水,这就需要综合运用科技手段,资源化处理厕所废物,变废为宝,让“厕所革命”成为发展循环经济和生态经济的重要一环。小厕所关系大民生。只要我们发扬钉钉子精神,真抓实干,坚持不懈推进这项工作,就一定能够加长制约城乡文明提升的这块短板,更好地推动社会文明进步。

(摘编自中国社会科学网《厕所革命:折射一个乡村一座城市的文明程度》)

材料四:

    眼下正如火如荼地在中国各地城乡开展的厕所革命,终将逐渐地改变中国民众日常生活中那些最难以为人们所自觉到的深层的观念,亦即涉及排泄的行为、观念和环境的全面改观。

    但必须指出的是,无论中国的厕所文明已经和将要发展到怎样的高度,它也无法避免地具有脆弱性,这是因为支撑着现代厕所文明的基础设施,亦即复杂的城市上下水道体系,原本就始终是脆弱的。如果我们不把厕所问题局限于“卫生间”及其周边的那些有限的事项,而是把它和更为庞大的废水处理系统,和中国社会的水资源、水环境,和中国社会的公共性缺失等问题相互联系起来,那么,厕所问题其实就是中国社会总问题的冰山一角。眼下的厕所革命之于中国社会而言,还有很漫长的路程要走。

(摘自《厕所革命在中国》,《新华月报》2019年第1期)

阅读下面的材料,完成下面小题。

    材料一:

    今年政府工作报告提出:“深化大数据、人工智能等研发应用,培育新一代信息技术、高端装备、生物医药、新能源汽车、新材料等新兴产业集群,壮大数字经济。”这是自2017年“人工智能”首次出现在政府工作报告后,连续三年被写入报告。

    2016年3月,人工智能阿尔法狗战胜世界围棋冠军李世石,引发全球对“人工智能”

    的关注。人们惊奇地发现,人工智能已在不知不觉中成长,其学习能力和智能化程度远超人们的想象。如今,在社会各领域,越来越多的人工智能技术被应用,深刻改变了产业形态、推动产业转型升级。

    (摘编自人民网2019年3月《人工智能连续三年被写入报告新技术正改变未来》)

    材料二:

   

    (数据来源:中商产业研究院《2017年人工智能行业创业投资情况分析》)

    材料三:

    2013年以来,关、德、法、英、日、中等国都纷纷出台了人工智能战略和政策。各国人工智能战略各有侧重:美国重视人工智能对经济发展、科技领先和国家安全的影响;欧盟国家关注人工智能带来的安全、隐私、尊严等方面的伦理风险;日本希望人工智能推进其超智能社会的建设:而中国人工智能政策聚焦于实现人工智能领域的产业化,助力中国的制造强国战略。各国政策在研发重点和重点应用领域也存在着较大差异。

    从2009年至今,中国人工智能政策的演变可以分为五个阶段,其核心主题词也在不断变化,体现了各阶段发展重点的不同。国家层面政策早期关注物联网、信息安全、数据库等基础科研,中期关注大数据和基础设施,而2017年后人工智能成为最核心的主题,知识产权保护也成为重要主题。综合来看,中国人工智能政策主要关注以下六个方面:中国制造、创新驱动、物联网、互联网+、大数据、科技研发。

    地方政府积极响应国家人工智能发展战略,其中《中国制造2025》处于人工智能政策引用网络的核心,在地方人工智能政策过程中发挥着纲领性的作用。通过政策发布数量来看,目前我国人工智能活跃的发展区域主要集中在京津冀、长三角和粤港澳地区。

    (摘编自清华大学中国科技政策研究中心《中国人工智能发展报告2018》)

    材料四:

    人工智能的广泛应用为安全防护提供了一条全新思路,但与众多强大的工具一样,人工智能平台可以为善也可以为恶,更可能受到网络不法分子的利用。由于人工智能推动设备智能向场景智能演进,主动调动各种场景的功能为人们提供服务,这就让安全问题变得非常复杂,不法分子有可能通过“机器人黑客”来发动精确的漏洞攻击。

    同时,由于物联网的发展,联网设备大量增加,在居家和办公室环境中,所有智能设备间实现互连的情况也将带来更多的安全漏洞。

    面对越来越复杂的安全形势,单一设备、单一领域和单一系统的安全解决方案哪怕再强,也无法适应新形势下的安全需求。构建以人工智能为基础的系统化安全防护方案,通过自主学习解决不同的安全问题,对企业构建安全防护墙至关重要。

    (摘编自科技世界网2019年3月《用人工智能解决信息安全问题?》)

阅读下面的文字,完成下面小题。

自然界有许多植物的叶子会运动,比如含羞草合欢等豆科植物白天张开叶子,晚上会合上叶子“睡眠”;捕蝇草的叶子能闭合起来,捕食苍蝇等昆虫。像含羞草、合欢等植物的这种“睡眠运动”自古以来就受到人们关注,可是植物为什么会睡眠,却一直是个不解之迷。

18世纪,法国生物学家德梅兰把含羞草放到光线照不到的洞穴里,发现它的叶子依然以24小时为周期开合。这说明含羞草体内存在一种不受外界光线等环境因素影响的“生物钟”。19世纪,达尔文在《植物的运动本领》中说,植物在晚上闭合叶子睡眠是“为了保护自己免受夜晚低温之害”。20世纪80年代,德国希尔德奈希特的研究报告指出,叶子的开合是由一种称为“膨压素”的植物激素控制的。此后,日本上田实等人从植物中抽出包含数千种化合物的萃取物,最后成功分离出两种活性物质,一种是可使植物叶子闭合的“安眠物质”,另一种是可使植物母子张开的“兴奋物质”。

植物睡眠之谜之所以长期不得其解,就是因为此前没有人想到使叶子开合的竟是两种不同的生理活性物质。人们进一步了解到,豆科植物叶下珠的安眠物质是一种含葡萄糖的配糖体,白天配糖体水解,安眠物质浓度降低,夜晚配糖体重新合成,兴奋物质浓度相对降低,而配糖体的合成分解是由叶下珠体内的生物钟控制的。相反,铁扫帚的兴奋物质是配糖体,在夜晚配糖体水解,兴奋物质浓度降低,叶子随之闭合。如果用人工合成的半乳糖代替葡萄糖,由于半乳糖在铁扫帚体内不会水解,反而成为一种睡眠阻断剂。使铁扫帚始终不能睡眠,以致两个星期之后铁扫帚因缺水枯萎而死。

解开植物睡眠之谜,将为某种“绿色”农药的诞生铺平道路。目前的除草剂还无法只让田菁等豆科杂草枯萎而不损害豆科作物。研究人员已经人工合成了使田菁失眠的睡眠阻断剂,实验结果是田菁第三天就整株枯死。由于这种阻断剂只对田菁起作用,因此不会影响大豆的生长。

(摘编自《植物睡眠之谜》)

阅读下面的材料,回答问题。

材料一

候鸟通常在一个地方产卵、育雏,然后到另一个地方越冬。有时从山的南坡飞到北坡,而后返回;有时远涉重洋,但也毫不畏惧。

鸿雁是中国常见的候鸟,《吕氏春秋》这样记载鸿雁按时迁徙的现象:“孟秋之月鸿雁北,孟春之月鸿雁来。”令人费解的是,候鸟迁徙时有着准确地辨别方向的能力,如燕子每年春归时总能准确无误地找到它去年搭的窝。唐代诗人韦庄曾有诗云:“去岁辞巢别近邻,今来空讶草堂新。花开对语应相问,不是村中旧主人。”一百多年来,科学家们一直在潜心研究这个问题,

有人猜想,候鸟能通过身体中类似钟表的感觉器官,在天空飞行中计算太阳的位置,不断地调整自身与太阳的角度,确定自己飞行的方向和路线。也有人认为,候鸟是天生的“气象学家”,它们能够在飞行中“自觉”利用有利的气象条件顺利到达目的地。还有人认为,候鸟对地球磁场的变化十分敏感,能够依据地磁场辨别方向,

1953年,德国科学家提出了地图罗盘理论。他们认为,候鸟体内拥有一套完善的磁导航系统,可以实时敏锐地感知当前位置的磁场性质及其非常细微的变化,可以把某一地点的地磁场强度和磁倾角看作是“路标”,候鸟经过或在那里停留时,这个磁信息路标会被大脑记录下来,而飞行中实时感觉到的磁力方向可以指引它们前往这一路标地点,这无异于揣了个精准的“指南针”。飞行经验丰富的成年鸟将一个个路标和它们之间的距离、方向等信息组合在一起,相当于绘制了一张完整精细的“地图”。

大量行为学实验从各个方面印证了地图罗盘理论的正确性。有科学家在赤道附近制造了一个假磁极,成功诱骗了迁徙中的花园莺飞向错误的方向。还有一批研究人员在撒哈拉沙漠中设置了若干地磁路标,在此放飞的夜莺连续5天都没能飞出沙漠。也有科学家在鸽子头部放置了一个可控的电磁线圈,他们发现,可以通过改变线圈的电磁场来控制鸽子飞行的方向……

由此可以推断,鸟类能将来自视觉、听觉和磁感觉的方向信息综合起来加以分析整理,最终对前行的方向做出正确的判断。当然,要全面解开候鸟迁徙中获得方位信息的疑问,尚待时日。

(取材于李德、朱晓璐、王江云的相关文章)

材料

中国科学院与英国牛津大学、德国奥登堡大学的教授们组成的团队,通过蛋白纯化和控制环境的行为学实验研究发现,迁徙鸟类的隐花色素4a蛋白比非迁徙鸟类的隐花色素4a蛋白的磁场敏感性更强,揭示了由该蛋白介导的磁感应机理。相关研究成果于2021 年6月23日以封面文章的形式发表于《自然》杂志。

候鸟视网膜上的感光细胞中存在一种对蓝光非常敏感的蛋白——隐花色素4a蛋白,它被认为是很多候鸟感知磁场的关键物质。隐花色素4a蛋白由527个氨基酸组成,其中的4个色氨酸组成的电子传递链发挥着关键作用。当光线照射到候鸟眼睛时,与隐花色素4a蛋白紧密结合的一个FAD分子吸收蓝光能量,进入激发态,促使FAD 从所处环境中获得一个氢离子变成FADH,产生一个空的电子轨道。此时,电子传递开启,FADH-会从4个色氨酸组成的电子传递链中夺取一个电子来填充空出的轨道,最终形成FADH和一个失去电子的色氨酸。

到这里仍然处于生物化学领域,接下来最玄妙的部分涉及量子力学。

在量子力学中,电子是一种不可分割的基本粒子,具有自旋的内在性质,自旋的指向可以通过操作来改变。当几个粒子彼此相互作用后,各个粒子所拥有的特性则可视作一个整体,即使将这些粒子分开,它们也可以无视距离相互感应,这一现象被称作“量子纠缠”。

得到电子的FADH与失去电子的色氨酸变成了两个自由基,曾经在一起的电子依旧保持量子纠缠,原先自旋时处于单态的电子对转变成三重态,自旋单态和三重态之间微妙的平衡性对地球磁场的强度和角度非常敏感。电子的自旋会产生磁矩,当与磁场作用的时候,自旋不同的电子就会和磁场呈现出相同和相反的排列,导致两个电子的能态出现轻微的差异。

鸟类转动头部的时候,与地球磁场的相对角度会发生变化,从而影响它们眼睛中处于量子纠缠中的许多对电子的自旋状态。如果处于单态,生化反应回到起点,FADH变回FAD,色氨酸收回电子,对应的感光细胞显示为正常亮度。如果处于三重态,FADH不变回FAD,色氨酸仍然处于自由基状态,二者保持纠缠态,对应的感光细胞显示为高亮。那么鸟类转动头部的时候,相当于对周边的地球磁场进行扫描,它们所“看到”的景象会随之改变,不同的方向对应的“光亮强度”差别很大,因而能够准确进行辨别,最终找到迁徙的方向。

在我国科学家看来,磁感应和生物导航原理的阐明,可能引发物理学新模型的提出和生物学新机理的发现,甚至将推动新一代的仿生导航仪和定位仪以及生物磁控技术的全面发展。

(取材于赵天昊、韩扬眉的相关文章)

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