驱蚊的科学现代时

        ①最近，美国弗吉尼亚理工大学的研究人员们声称已经从埃及伊蚊身上找到了决定蚊子性别的基因，称其为“Nix”，并已用它来改变雌蚊的性别。研究人员把Nix基因注入到蚊子的胚胎中后，超过三分之二的吸血鬼雌蚊转化成无害的雄蚊。但研究人员认为，他们的方法目前尚不完善，可能还需要几年的时间去优化。

        ②其实，科学家一直都在尝试在基因层面上寻找降低蚊子危害的办法。例如，在2014年发表的一篇论文中，英国帝国理工学院的研究人员开发出了一种新的基因方法来防治疟疾，该方法可使蚊子不再繁殖出雌性后代。我们知道，雄性精子中的X染色体可以决定它的后代为雌性，针对这个特点，研究者把一种名为“I-PpoI”的DNA切割酶植入了雄性冈比亚按蚊的体内，如此一来，雄性冈比亚按蚊所携带的X染色体几乎全部被剔除。这就意味着这种经过基因处理的雄蚊的后代几乎都是雄性蚊子。数据显示，在第一次实验室实验中，蚊子所繁殖后代中的95%是雄蚊。随后，研究人员从野外捕获了5 群冈比亚按蚊进行实验，结果有4群蚊子在经过6代繁育后由于不再有雌蚊而灭绝。

        ③或许，前面这些让蚊子彻底断送香火的做法有点残忍，那么接下来，科学家的策略就显得“人性化”多了。对于蚊子来说，嗅觉极为重要，是其觅食、吸血、寻偶、产卵的依靠。针对蚊子的嗅觉特性，科研组使用了一项名为锌指核酸酶的技术。根据这项技术，用结合蛋白质可破坏蚊子体内的orco基因。orco是一个编码蚊子体内嗅觉受体的基因，当orco产生突变时，蚊子就不会再组建嗅觉受体。这相当于破坏了他们的嗅觉，使蚊子不再把人类当作攻击目标。甚至，它们对避蚊胺的气味也变得毫不在意。

        ④人类发明的杀虫剂曾经是蚊子的一大杀手，但是由于被长期大量的使用，蚊子的耐药性也不断增强，而且，杀虫剂的生产及使用对环境也有污染破坏。因此，很多研究者倾向于制造出，包括蚊子在内的昆虫嗅到后产生驱避而不敢接近的化学物质（驱避剂）。正是因为蚊虫是被人类的身体热量、呼出的二氧化碳，还有人体散发的气味强烈吸引而搜寻到宿主，所以几乎所有蚊虫驱避剂都是通过影响蚊虫的嗅觉感知机制，从而诱导出蚊虫的驱避行为。

        ⑤避蚊胺是美国农业部在上个世纪开发出的一种化学驱蚊产品，其驱蚊效果得到了国际公认。但是，也有研究表明，当人体有复杂气味存在时，避蚊胺反而显著增强蚊子向宿主飞行的概率。而美国科学家新开发的代号为“VUAA1”的化学分子，其驱蚊效果不仅是避蚊胺的1000倍，而且阐释了一种全新的驱蚊机制。以避蚊胺为代表的传统驱蚊机制，都是让蚊子优先闻到驱避剂，以掩饰人体气味，当蚊子闻到驱避剂后便主动避开。而VUAA1的作用在于，它能激发蚊子的嗅觉系统中的受体蛋白产生一系列反应，从而使蚊虫基本丧失嗅觉的分辨能力，从而无法正常搜寻到人体。

        ⑥现代科学在防治蚊子危害方面，进行了许多创造性的尝试。不过，历史上曾经有很多雄心勃勃的科学计划在人们的翘首企盼中没了下文，但所有这些努力至少也给控制蚊虫和蚊虫带来的传染疾病带来了很大的希望。

                                                                                                                                                                                （选自《百科知识》2015年15期，有删改）

海洋是未来的粮仓

    ①人口剧增，资源短缺，这是当今人类面临的最严重的环境问题之一。显然，能否妥善地解决这一问题，直接关系到人类未来的生死存亡。

    ②资源短缺的表现之一，是可耕土地资源不足，粮食生产的增长赶不上人口的增长。正是出于这样的考虑，许多人纷纷发出警告：地球将无法养活超过100亿的人口。然而，一些乐观的人士反对这种危言耸听的说法。他们认为，虽然陆地上可耕地的开发已近极限，但地球上还有广阔的海洋可供开发，大海完全有可能成为人类未来的粮仓。

    ③当然，海洋所能提供给我们的并不是传统意义上的粮食——大米、小麦和玉米等，而是广义的粮食——其他的能够满足人类营养需要的食物。一些海洋学家指出：仅仅是位于近海水域自然生长的海藻，每年的生长量就已相当于目前世界小麦年产量的15倍。如果把这些藻类加工成食品，就可以为人类提供足够的蛋白质。

④其实，把藻类作为食品，我们并不陌生。仅以我国沿海来说，人们比较熟悉的可食用藻类就有：褐藻类的海带、裙带菜、羊栖菜、马尾藻；红藻类的紫菜、鹧鸪菜、石花菜；绿藻类的石莼、浒苔等。它们在人工的精心养殖下，产量正在不断增加。其中仅海带一种，目前年产量就比早先的野生状态下提高了2000多倍，可见增产潜力是多么巨大!在国外，人们还培育出一种藻类新品种，据说在1公顷水面上生产的这种藻类，经加工后可获得20吨蛋白质、多种维生素以及人体所需的矿物质。这相当于陆地上耕种40公顷土地生产的大豆所能提供的同类营养物。

    ⑤除海藻类，海洋中还有丰富的肉眼看不见的浮游生物。有人作过计算，若能把它们捕捞出来，加工成食品，足可满足300亿人的需要。当然，前提是，不破坏生态平衡。

⑥至于海洋中众多的鱼虾，则更是人们熟悉的食物。尽管近海的鱼虾捕捞已近极限，但我们还可以开辟远洋渔场，发展深海渔业。例如南极的鳞虾，每年的产量可高达50亿吨，我们只要捕获其中的1亿—1.5亿吨，就比当今全世界一年的捕鱼量多出1倍以上。何况，在深海和远洋中还有许许多多尚未被我们充分开发利用的海洋生物，其巨大潜力是不言而喻的。综上所述，说大海是人类未来的粮仓，一点儿也不夸张。

可燃冰

       ①2017年6月2日，国土资源部在北京宣布，我国正在南海海域进行的天然气水合物试开采已连续产气22天，取得了持续产气时间长、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。标志着我国成为全球海域天然气水合物试开采连续采气时间最长的国家。

       ②什么是天然气水合物呢？天然气水合物是一种含有大量甲烷气体的水合物，大量存在于陆地上的冻土带和大洋海底。在高压低温的条件下，天然气水合物形成了冰雪般的固态，它外面看似冰，一点火却可以烧起来，所以俗称“可燃冰”。如果把甲烷从冰中释放出来，体积将是水的160多倍。

       ③海底可燃冰是天然气（甲烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。海底形成可燃冰有三个基本条件。首先，可燃冰在0～10℃时生成，在20℃便要分解，而海底的温度一般都在2～4℃；其次，可燃冰在0℃时，只需30个大气压就可以生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且压力越大，水合物就越不容易分解，就越稳定；最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可形成充足的甲烷气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力和气源三者都具备的条件下，便会在介质的空隙间生成可燃冰的晶体。

④据科学家测算，1立方米的可燃冰，在常温常压下可释放约164立方米甲烷气体和0.8立方米的淡水。甲烷是人们可以用来燃烧发电的可燃气体，而且燃烧后几乎不产生任何污染物质。可燃冰将成为21世纪极具潜力的洁净新能源。

       ⑤但是，甲烷气体是温室气体之一，一旦散失，会严重破坏环境。而且可燃冰的开采还可能会造成大陆架边缘动荡，引发海底塌方并导致灾难性的海啸。因此，可燃冰的开发利用还面临着种种难题。但我们相信，随着人类对可燃冰研究的不断深入，这些难题一定会在不久的将来得到解决。

物质的组成奥秘

    ①著名化学家诺贝尔化学奖获得者西博格教授在1979年美国化学会成立100周年大会上讲到：“化学——人类进步的关键”。

    ②化学（chemistry）是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化以及变化规律的科学。它对我们认识和利用物质具有重要的作用，世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它与人类进步和社会发展的关系非常密切，它的成就是社会文明的重要标志。

    ③从开始用火的原始社会，到使用各种人造物质的现代社会，人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善，化学的贡献在其中起了重要的作用。

    ④化学是重要的基础科学之一，在与物理学、生物学、自然地理学、天文学等学科的相互渗透中，得到了迅速的发展，也推动了其他学科和技术的发展。例如，核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平，建立了分子生物学；对地球、月球和其他星体的化学成分的分析，得出了元素分布的规律，发现了星际空间有简单化合物的存在，为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据，还丰富了自然辩证法的内容！

    ⑤化学在保证人类的生存并不断提高人类的生活质量方面起着重要作用。如：利用化学生产化肥和农药，以增加粮食产量；利用化学合成药物，以抑制细菌和病毒，保障人体健康；利用化学开发新能源、新材料，以改善人类的生存条件；利用化学综合应用自然资源和保护环境以使人类生活得更加美好。

    ⑥化学是一门是实用的学科，它与数学物理等学科共同成为自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的各个区域，化学是创造自然，改造自然的强大力量的重要支柱。目前，化学家门运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源问题、粮食问题、环境问题、健康问题、资源与可持续发展等问题。

    ⑦化学与其他学科的交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。

    ⑧当今，化学日益渗透到生活的各个方面，特别是与人类社会发展密切相关的重大问题。总之，化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境保护、医药卫生、资源利用、等方面都有密切的联系，它是一门社会迫切需要的实用学科。

着眼湿地，呵护“地球之肾”

杨志峰

①在我们居住的这颗蔚蓝的星球上，有着许许多多不同的生态系统：湿热的雨林、广袤的海洋、寒冷的苔原，还有时常寒风凛冽的高耸山脉和四季分明的温带平原，为诸多的生物提供了繁衍生息的生存环境。但几乎没有哪个生态系统能够像湿地一样，以狭小的面积，孕育了如此众多的生命。

②顾名思义，“湿地”就是富含水分的湿润地方。广义的湿地是指，不论其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽地，泥炭地或水域地带，静止或流动，淡水、半咸水或咸水体，还是低潮时水深不超过6米的水域，以及珊瑚礁、滩涂、红树林、湖泊、河流、河口、沼泽、水库、池塘、水稻田等；而狭义的湿地则仅指地表过湿或经常积水，且生长湿地生物的地区。

③即使按照最为宽泛的定义来划分，湿地在地球陆地面积中所占的比例，也只有大约6%。它们可能是天然形成，也可能由人类活动所塑造。但就是这些只占地球表面积很小一部分的区域，却为全球大约20%的生物提供了居所。栖居于湿地的野生动植物不仅种类丰富，而且数量繁多，以至于湿地成为了地球上生物多样性最为丰富的区域之一。

④当我们走近湿地，我们可以领略到栖息其中的动物们的独到生存智慧。黑鹭会将自己的翅膀围成伞状来遮住阳光，使想要寻找阴凉的鱼落入陷阱；丹顶鹤演化出修长的双腿，使它们可以在沼泽地带跋涉和觅食；弹涂鱼独特的身体结构，使它们可以离开水生活一段时间……如果有幸观察这些生活在湿地里的生灵，相信你会不由得感慨演化的力量留在它們身上的印记。

⑤而在滋养生命的同时，湿地也发挥着调节水分平衡和净化水体的功能。湿地如同天然的海绵，在洪水来临时充分蓄水，削减洪峰；在干旱的季节则成为重要水源，补给河川和地下水。而且，不同于河流，湿地里的水流较缓，使水体中的有毒、有害物质逐渐沉淀下来，通过化学转化、微生物分解和植物吸收富集等途径去除污染物，从而有效地净化水质。这种全方位的调蓄和净化能力，使湿地扮演着“地球之肾”的角色。

⑥但随着人类活动的加剧，许许多多的湿地特别是天然湿地，正面临着前所未有的挑战。围填海、城市扩张和工农业活动，都在挤压着本已不多的湿地；而在一些湿地周围，过度排放的污染物也超过了生态系统的自我净化能力，令“地球之肾”面临“坏死”的命运。但如果某一个湿地系统完全退化，栖居于其中的动植物，还有巧妙的食物网，以及令人赏心悦目的美景，也会随之永远消失。在经济发展的同时保持与生态环境的和谐，呵护脆弱的湿地系统，是人类社会在21世纪里需要认真审视的任务。

 （选自（知识就是力量）2019年02期）