DNA硬盘

    ①DNA是生物的基因信息，可以长久有效地记载生物的各种信息数据和图谱，这已经不再是神秘的东西了。可是，把人类文明的数据存入“DNA硬盘”，并且保存长达千年之久，不啻为石破天惊的奇闻。

    ②最近瑞士联邦理工学院的一群研究人员经过研究发现，所有的人类文明成果数据，都完全可以写入DNA生物基因信息中，并将其储存千年之久。

    ③这项研究的动因，源自一个并非杞人忧天的“黑色幽默”。2011年的某天，瑞士联邦理工学院的教授格瑞斯跟同事们聊天，有人开玩笑说，一旦某一天，人类从地球上消失了，那全人类几千年来所有自然科学和人文科学研究成果的资料数据，会不会随着人类的灭亡而灰飞烟灭？有的人则不以为然，因为服务器、硬盘、闪存、磁盘等很多数据保存工具，它们不会像人类一样消亡，它们记载这些数据，完全可以留待新新人类去发掘。

    ④格瑞斯教授听完大家的笑谈：并没有感觉这只是一个黑色幽默，而是认为这是一个非常严肃的科学命题。服务器、硬盘、闪存、磁盘等数据保存工具，是可以将数据保存一段时间，但这些数据保存工具，最终还会像传统的纸质书籍一样降解，无法长久保存人类数千年的文明。

    ⑤那么，有没有一种方法可以长久保存这些数据呢？于是，他组织了一个研究团队，开始研究这个课题。受到生物DNA基因信息图谱的启发，他们把将数据写入生物基因信息作为主攻方向。

    ⑥经过研究，他们发现1克DNA理论上携带有455艾字节（Exabyte，EB）的数据。1EB等于10亿GB，而1000EB等于1ZB。云计算公司EMC估计.2011年全球数据总额也只有1.8ZB，这意味着只需要4克（—勺子左右）DNA．就能记录从柏拉图到莎士比亚的名作，还可以延展到碧昂丝的最新专辑等所有作品。一人类几千年的文明成果数据，有了DNA硬盘保存，是完全不成问题的。

    ⑦可是随着研究的深入，格瑞斯和同伴们发现，DNA也会对周围的环境产生反应，在室温下也会逐渐降解。针对这个问题，他们又天马行空，异想天开的集思广益，认为如果把DNA数据硬盘做成化石来保存，这个问题就迎刃而解。而现今最类似于化石的矿物就是石英。于是他们将石英做成壳子，这种壳子的结构组成类似于玻璃，与骨骼化石几乎相同，把DNA样本放在石英做成的壳子中，达到了比较完美的效果。

    ⑧把人类文明的数据存入DNA硬盘，由头源自幽默，结局石破天惊。瑞士联邦理工学院格瑞斯教授等科学家，创造了人类文明数据保存与传承的神话。

（选自《知识窗》2015第5期）

    传说，月亮上最有名的动植物是玉兔和桂树，有诗歌这样形容：“仙人垂两足，桂树何团团。白免捣药成，问言与谁餐。”今天，嫦娥四号落月探测器已跃跃欲试，这次的目标是月亮那不为人知的背面，而此次，我们带上月亮的将是一份大礼——土豆。由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学牵头的科普载荷“月面微型生态圈”，将作为嫦娥四号的“乘客”之一，于2018年底登陆月球背面，进行人奥首次月面生物实验。

    “奶粉罐”里乾坤大

“月面微型生态”高18厘米，直径16厘米，净容积0.8升，总重量3千克，从表面看就是一个圆柱形的金属罐子，有点类似于我们家里的奶粉罐。在罐子里，土豆和拟南芥这两种植物会进行光合作用，释放氧气，而动物虫卵吸入氧气，排出的二氧化破和生活垃圾提供给土豆和拟南芥的种子，循环往复，小生态圈就初现形态了。

    这时候可能有人会问，地球上的光合作用直接利用太阳光，那么月球表面自然光线是如何引入“生态圈”的呢？原来，它是通过光导管引入的。这就实现了月面原位资源利用，让动植物究全接受月球的光照环境。深空探测联合研究中心的老师们之前也考虑过用人工光模拟地球上的光照环境，但利用月面自身光照对实验的意义更大，入果动植物能够适应月球光照生长，那么以后人就可以在月球建设基地，开展长时间的科研工作，这对人类未来在地外星球生存非常重要。

    “月面微型生态圈”是一个真实的生态圈，假设这个生态圈运转正常，罐子里的动植物将经历一个完整的生命周期。动物虫卵从虫卵解化到幼虫生长发育，土豆和拟南芥的种子从发芽、幼苗生长到开花，一个完整的生命周期就诞生了。

    登月生物有讲究

    由于“罐子”容积有限，就要求里面的动植物不能占用过多空间。那些能量上月球的动植物就需要满足特定的条件。首要条件就是“个子小”。其次，由于月球上没有大气传递热量，昼夜温差大，在太空舱内温度控制在30～60℃，“罐子”内温度控为最低－10℃，因此要求动植物能够耐高温、耐冻，而且能抗辐射、抗干扰。

    土豆是大家熟悉的食物，很有可能是以后太空的主食。这次选择的土豆是特别培育的“小个子”品种。拟南芥开花周期短，从发芽到开花只需1个月，是很好的实验用模式植物，因此把在月球开出第一朵花的任务交给了它。

    美国电影《火星救援》中，宇航员马克独自在火星将居住舱变成火星土豆农场，靠种土豆、吃土豆生存了500天，美国大片里出现的场景，中国科学家正将它一步步变为现实。如果嫦娥四号科普载荷成功，将意味“月面微型生态圈”适合于所有地外星球并成为人生存的基础。

（选自《知识就是力量》2018年第4期，雍黎撰文，有删改）

蜜蜂消失，人类只能再活四年？

    ①大多数人一想起蜜蜂，都会想到蜂蜜、蜂王浆……但这和蜜蜂对大自然做出的最大贡献——维持生物多样性相比，实在太微不足道了。爱因斯坦曾经预言：“如果蜜蜂从地球上消失，那人类只能再活四年。”因为，蜜蜂是为植物授粉的一支生力军。世界上有数万种植物的繁育依靠蜜蜂授粉，而在人类所种植的农作物中，也有1000多种离不开蜜蜂。

    ②假如蜜蜂消失，人们将告别大多数的粮食和蔬菜瓜果。此外，蜜蜂还为众多饲料植物授粉，没有它，肉类和牛奶也将变得稀有和昂贵；世界上植物类型变得单调，这会直接影响各种动物的生存……也就是说：如果在生态系统中丢失了一个环节，整个系统便会开始崩溃。

    ③令人不安的是，蜜蜂消失的事件正在发生。在美国，一些蜜蜂突然神秘地消失得无影无踪，在不到一年的时间里，美国有超过60%的蜜蜂消失。如今，蜜蜂消失现象又像瘟疫一样传到了德国、瑞士、西班牙、葡萄牙、意大利和希腊等欧洲国家。

    ④实际上，不仅仅是蜜蜂遭遇到了生存危机，没有天敌的北极霸主——北极熊也被列为了濒危动物。由于气候变暖，北极熊生活的冰面缩小，食物来源变得稀缺，让北极熊的数量也越来越少。冬天，居然有饥肠辘辘的北极熊残忍地捕杀小熊来填饱肚子。

    ⑤根据联合国的一份报告，目前物种灭绝的速度由大致每天一种加快到每小时一种，比以前快了约1000倍，比新物种的形成速度更是快了100万倍。即使根据最保守的估计，地球上也有至少10%的物种正在面临生存威胁。

    ⑥一旦某种生物绝种，就永远消失，无法弥补；而每当我们失去一样物种，我们就失去一项对未来的选择。随着某种生物的灭绝，或许治疗艾滋病，或发展抗病毒农作物的希望也会跟着破灭。

    ⑦在地球史上，曾经发生过5次物种灭绝。最近的一次发生在6500万年前，一次陨石撞击地球，造成了包括恐龙在内的大量物种的灭绝。目前，地球再一次走向物种灭绝的边缘，原因却是人类本身的行为：在过去的100年里，地球上45%的森林已经被砍伐掉了；全球20%的珊瑚礁已经遭到无法逆转的彻底破坏，而另外50%的珊瑚礁也接近崩溃边缘……联合国将2010年定为“国际生物多样性年”，呼吁各国政府和全世界人民共同努力来保护地球上的生命。

    ⑧和很多人的理解不同，在生态系统中，是没有“害虫”和“益虫”这类概念的，每个物种都有其特定的“使命”。例如，昆虫吃的往往是一些老弱病残的树，或许正好切断了树木疾病的传播途径。因此，地球上的每个物种都值得尊敬和保护。

    ⑨作为人类的个体，我们能为保护生物多样性做出什么贡献呢？我们可以不再吃珍稀野生动物，少吃肉类多吃素食，节约用纸和燃气，少坐车多步行……其实，由于人类活动与生物多样性关系太密切，只要我们能稍微压制一点点欲望，都是对保护生物多样性做出的贡献。

烽火台的诉说

    ①人类为了生存下去，就需要共同抵御洪水、野兽等灾害和天敌，这时就少不了彼此沟通和协作。在远古时期，由于没有文字，人们之间的信息交流主要是靠声音和肢体静享；在我国的殷商时期，出现了“击鼓传声”的通信方式；后来人们开始兴建烽火台，出现了用火竞争烟雾传递信息的办法。

    ②今天，人们在游览雄伟壮观的万里长城时；依然可以看到修建在制高点上、形似碉堡的方形建筑，那就是烽火台。不过，烽火台的历史要比长城还要久远。

    ③一般来说，我国历史上的烽火台是在西周时期出现的。据史料记载，在周朝时，中央与各诸侯国都在边疆或通往边疆的道路上每隔一定距离就修筑一座烽火台。烽火台上堆满了柴草，哨兵一旦发现有外族入侵，便点燃柴草以烽火报警。各路诸侯见到后，就会派兵蒋来接应，同御外敌。

    ④说到这里，很多人都会想起《东周列国志》中一个很有名的故事——烽火戏诸侯。故事片说的是荒淫无度的周幽王自从得到美人褒姒之后，便整天想尽办法来博得褒姒开心一笑，可美人一直无动于（zhōng）。有个近臣献计说，当年先王为了防备西戎入侵，在骊山之巅建有20余处烽火台，每当有贼寇侵犯时，烽火台便点火示警，火光、烟雾直冲霄汉，甚为壮观。附近诸侯见此情景，无不发兵相救。这些年为，天下太平，已多年不见烽火点燃，如果君王偕王后同游骊山，夜举烽火，这时诸侯援兵必至，至而无寇，王后必笑无疑。昏庸的幽王居然听从了这位近臣的馊主意，其下场我们都知道了，周幽王命丧西戎刀下，褒姒也在劫难逃。西周从此走向了灭亡之路。

    ⑤西周的灭亡并不意味着以烽火通报军情的历史就此终结。相反，到了汉代，烽火台的建设规模更大了，使用规则也进一步完备了。用土木筑成的被称为“烽燧”的烽火台，在边陲重镇和交通要道上随处可见。今天，在新疆库车县境内，还留存着一座汉代烽燧，其雄伟的气势可使我们约略窥见当时烽火通信的盛状。那时，烽火台的使用也有了较为完备的规则。白天发现有外敌入侵时，哨兵就在烽燧上燃起柴草或狼粪，其烟直上不散，远远地就能被人看见，人们称之为“狼烟”或“烽烟”；夜间则点燃柴草，以火光报警。点燃的烽火还可以悄悄告诉你一些简单的信息：放一道烽火，表示入侵者在500人以下；放两道烽火，则表示入侵者在500人以上。

    ⑥在古代，烽火总是与战争联系在一起，烽火出现，便意味着战争来临。南朝吴均有诗句“羽檄起边庭，烽火乱如萤”，大意是说军情文书从边疆传来，报警的烽火像萤火虫一样乱飞；唐代大诗人杜甫的《春望》中也有“烽火连三月，家书抵万金”的名句。这些都是当时紧张气氛的生动写照。

    ⑦之所以在战争中使用烽火，是因为它传递信息的速度很快。汉武帝时，大将卫青和霍去病率大军出征匈奴时，就以烽火作为进军信号。据《汉书》记载 ， 仅一天时间，烽火信号便可以从当时的河西（今甘肃省）传到辽东，途经千余里。

    ⑧用烽火报警的通信方式一直延续了多个朝代，直至清朝末年。随着电报、电话等现代通信方式的出现，古老的烽火通信终于销声匿迹，退出了历史舞台。

（取材于陈芳烈的作品）

大自然的语言（节选）

    ①立春过后，大地渐渐从沉睡中苏醒过来。冰雪融化，草木萌发，各种花次第开放。再过两个月，燕子翩然归来。不久，布谷鸟也来了。于是转入炎热的夏季，这是植物孕育果实的时期。到了秋天，果实成熟，植物的叶子渐渐变黄，在秋风中簌簌地落下来。北雁南飞，活跃在田间草际的昆虫也都销声匿迹。到处呈现一片衰草连天的景象，准备迎接风雪载途的寒冬。在地球上温带和亚热带区域里 ， 年年如是，周而复始。

    ②几千年来，劳动人民注意了草木荣枯、候鸟去来等自然现象同气候的关系，据以安排农事。杏花开了，就好像大自然在传语要赶快耕地；桃花开了，又好像在暗示要赶快种谷子。布谷鸟开始唱歌，劳动人民懂得它在唱什么：“阿公阿婆，割麦插禾。”这样看来，花香鸟语，草长莺飞，都是大自然的语言。

    ③这些自然现象，我国古代劳动人民称它为物候。物候知识在我国起源很早。古代流传下来的许多农谚就包含了丰富的物候知识。到了近代，利用物候知识来研究农业生产，已经发展为一门科学，就是物候学。物候学记录植物的生长荣枯，动物的养育往来，如桃花开、燕子来等自然现象，从而了解随着时节推移的气候变化和这种变化对动植物的影响。

    ④物候观测使用的是“活的仪器”，是活生生的生物。它比气象仪器复杂得多，灵敏得多。物候观测的数据反映气温、湿度等气候条件的综合，也反映气候条件对于生物的影响。应用在农事活动里，比较简便，容易掌握。物候对于农业的重要性就在这里。下面是一个例子。

    ⑤北京的物候记录，1962年的山桃、杏花、苹果、榆叶梅、西府海棠、丁香、刺槐的花期比1961年迟十天左右，比1960年迟五六天。根据这些物候观测资料，可以判断北京地区1962年农业季节来得较晚。而那年春初种的花生等作物仍然是按照往年日期播种的，结果受到低温的损害。如果能注意到物候延迟，选择适宜的播种日期，这种损失就可能避免。

    ……

    ⑥物候学这门科学接近生物学中的生态学和气象学中的农业气象学。物候学的研究首先是为了预报农时，选择播种日期。此外还有多方面的意义。物候资料对于安排农作物区划，确定造林和采集树木种子的日期，很有参考价值，还可以利用来引种植物到物候条件相同的地区，也可以利用来避免或减轻害女的侵害。中国有很大面积的山区土地可以耕种，而山区的气候、土壤对农作物的适应情况，有很多地方还有待调查。为了便利山区的农业发展，开展山区物候观测是必要的。

    ⑦物候学是关系到农业丰产的科学，我们要进一步加强物候观测，懂得大自然的语言，争取农业更大的丰收。

最佳饮料——白开水

    ①随着生活水平的提高，各种各样的饮料走进了人们的生活。喝矿泉水、纯净水已是普遍现象，喝雪碧、可乐成了一种时尚，各种名目繁多的功能饮料更是赢得了青少年的青睐，而饮用白开水的人却越来越少。其实，从科学角度来看，任何其他的饮料都无法取代白开水。

    ②众所周知，水是维持人体正常生理活动所必需的物质，只有保证机体有足够的水分，体内产生的废物才能及时地通过肾脏排出体外。从医学角度上讲，任何饮料都不如白开水对生理健康有价值。白开水最容易解渴，有调节体温、输送养分及清洁身体内部的功能。而且，白开水具有较强的生物活性，对于促进细胞新陈代谢、能量转换、血液循环和维持电解质平衡，都大有益处。白开水不合卡路里，在进入人体后，很容易透过细胞膜，增加血液中血红蛋白含量，增强人体自身免疫功能，提高机体抗病能力。因此，白开水实在是人体最需要的天然“饮料”。

    ③白开水是由自来水煮沸而来的，其主要成分是水，其中还包含多种矿物质和一些人体需要量极少的微量元素，如钠、钾、钙、镁、锌、铁、铜、铅、氟、碘和硒等。矿物质和微量元素是人体必需的营养素，不能缺乏，但也不能过多。自来水所含的矿物质为矿泉水的1/10，又是纯净水的10倍。矿泉水的矿化度一般为200～300毫克／升，自来水为20～30毫克／升，而纯净水只有2～3毫克／升。有关研究表明，自来水中的矿物质和微量元素的含量对人体来说是最适宜的。

    ④其他的饮料所含糖分和热量一般都偏高，食欲旺盛且过量饮用的人，往往会因糖夯和热量摄入过多引起肥胖，食欲不振的人则由于饮料影响正餐，可能导致热量摄入不足而渐趋瘦弱。饮料中的果糖会阻止人体对铜的吸收，引起贫血等病症。饮料中的人工色素、防腐荆在体内蓄积，会干扰多种酶的功能，引起消化不良。再者，饮料中的大量电解质不容易很快从胃肠排空，而是较长时间存在于胃肠内，影响消化吸收，降低食欲，同时还加重了肾脏的负担。另外，通过蒸馏和逆渗透技术加以净化后的纯净水会失去如镁、锌、铁、硒、碘等对人体有益的矿物质，长期饮用纯净水，人体便会缺少某些必要的元素而造成营养失衡，这对处于生长期的青少年来说尤为不利。

    ⑤那么，如何科学地饮用白开水呢？首先要注意喝水时间。饭前饭后半小时和餐中都不宜大量饮水，以免冲淡唾液、胃液，导致消化不良；最好在两顿饭中间适量饮用。其次要掌握喝水的量。成人每天需500～3000毫升，要一次性将一整杯水喝完，这样有利于身体真正吸收：最好每隔1-2小时喝一杯，不要等到有口渴感觉时才饮水。再者要喝新鲜开水。饮用水储存时间不宜过长。否则其中的亚硝酸盐含量就会上升，可转换为有致癌作用的亚硝胺。将水加热到100℃并持续沸腾3分钟，等降温到30℃以下后最适合安全饮用。而生水、不开的水、重新煮开的水、千滚水（反复煮沸的水）、蒸锅水（蒸馒头等的剩锅水）和老化水（长时间贮存不动的水）等，是绝对不可饮用的。