①就像我们小的时候一遍又一遍拆散收音机一样，终于有一天，我们开始购买零部件，尝试自己组装一台与众不同的收音机。科学家们也希望能够“组装”出自然界不存在的具有预期功能的生命系统。

    ②合成生物学一词最早出现于1911年，而真正发展成为一门学科则是在2000年。2002年，科学家制造出了历史上第一个“人造生命”——人工合成的脊髓灰质炎病毒。

    ③合成生物学研究的典范之作，则是采用合成生物技术生产青蒿素。这种抗疟疾良药一般通过植物来提取，但产量很低，成本也高。科学家将来源于青蒿的紫穗槐（青蒿酸）合成酶基因和一些相关的酵母基因转入大肠杆菌，并成功改造了酵母甲戊酸途径，大量生产出青蒿素的前体。

    ④合成生物学真正引起关注，始于美国分子生物学家文特尔的实验。文特尔和他的团队合成了草状支原体的DNA，然后将它移植到山羊支原体的细胞中。经过成千上万次尝试，新注入的基因组织终于成功取代了原有的基因组，细胞产物都是草状支原体的产物，新细胞开始生长、繁殖成为一代又一代的人造生命。这一过程，体现了合成生物学的标准工作模式。

    ⑤绿脓杆菌是一种常见的致病菌，能够借助“群体感应”来识别同类菌株。绿脓杆菌素是由绿脓杆菌产生的一种毒素，用于抑制同种细菌的大量生长。当经过改造的大肠杆菌“潜伏”到大批绿脓杆菌群体中后，事先安置在大肠杆菌中的大量绿脓杆菌素被释放，杀死周围的绿脓杆菌，实验验证 ， 这种细菌能杀来99%的绿脓杆菌。在新型抗菌药物严惩匮乏的今天，科学家对顽固的耐药菌几乎已是无计可施，类似的研究似乎能带来新的启发。

    ⑥随着石油资源的枯竭和环境的逐步恶化，人们想到了利用生物质为原料生产能源的办法。《自然》杂志报道，美国能源部联合生物能源研究所使用合成生物学方法，改造了大肠杆菌和一个酿酒酵母的菌株，使之可以生产没药烯——没药烷的前体。作为燃料，没药烷不具有与D2生物柴油几乎相同的属性，而且由于特别的分支和循环化学结构，它的冻结点和浊点更低。修改细菌使之直接大规模制造高级生物燃料，已经成为更方便且性价比最高的方法。

    ⑦合成生物学的各种成就，可能在不远的未来，能够解决很多目前人类难以处理的问题。当然，在人为改造生命的过程中，这些本不属于自然界的生命和相关技术，万一从实验室泄露出来，人类或许会很难应付。但是我们不应该也不能阻止科学的发展，应该对科学研究予以规范，让科技真正给人类带来进步和发展。

冬眠的奥秘

       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：那些冬眠的动物们，掌握着我们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儿，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、乌鳢，还有海里的鳗鲡。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，鳃也几乎不动，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的水平，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，以挨过环境严酷的时间段。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1次，实在让人惊叹。更夸张的是，它们几乎完全不呼吸，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。比如大象就活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的、不冬眠的老鼠相比，前者可以活到30多岁，后者却只有3、4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。如果人类能像动物们一样冬眠，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人类相差太远。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，我们的寿命说不定可以达到800岁！

                                                                                                                                                                        （选自《博物》总第146期，有删减）

音乐能使我们更聪明吗

    ①1993年发表在《自然》杂志上的一篇文章无意间向大众引入了“莫扎特效应”这一说法。心理学家弗朗西斯·罗彻对36位大学生做实验，让他们在做一些空间推理题之前听10分钟莫扎特的D小调奏鸣曲；其他的人保持安静。结果，在将一张纸叠几次剪开会是什么形状的测试中，听了莫扎特音乐的人有明显进步，这一发现被形象地称作“莫扎特效应”。自从“莫扎特效应”提出以来，争论一直不断。

    ②最近，中国科学家研究发现：乐曲的节奏可能是人出现莫扎特效应的关键。聆听莫扎特对大脑有好处，可以观察到新生神经元的增加；聆听反向莫扎特对人和大鼠均有负效应，会使得新生神经元减少、行为认知能力减退。

    ③音乐能让人变得更聪明？从一定程度上来说，是的！无论演奏乐器还是听音乐，对大脑的影响远比我们想象得多。

    ④演奏乐器为何能使人聪明？如果把大脑比作一座工厂，那么听音乐和演奏乐器对于这座工厂来说，是一项大工程，许多个重要的车间都会被调动起来。科学家们曾经用核磁共振技术扫描过乐手，发现各个重要的大脑区域，都对音乐产生了强烈反应。比如，对于弹钢琴之类，需要双手进行的乐器演奏，就刺激锻炼了大脑的胼胝体，这个部分连接了大脑左右两侧半球，非常重要，如果长期受到刺激，人的协调能力就会得到很大的改善。人在演奏乐器或者跳舞时的触觉反应，刺激了大脑中的运动皮层，这个部门专门控制人的肢体运动。除此之外，参与的其他部分还有，负责记忆功能的海马体、负责情绪控制的杏仁核、负责视觉感受和反应的视觉皮层等，这些重要部位在音乐声当中共同运作，产生了和谐的脑电波，使得脑功能达到最优化状态。

    ⑤另外，乐器的演奏中，无论是弦乐、管乐还是弹拨乐、打击乐，左手的运动总是要超过日常生活中的很多倍，而左手的使用可以促进大脑右半球的发育，对提高整个大脑的储存、传递信息的能力，提高思维速度来说，具有非常重要的作用。而双手互相配合的运动，对提高整个大脑皮层的兴奋性极有益处，会使工作的效率提高。

    ⑥当然，如果你对学习乐器演奏（A）望而生畏 ， 常常听听音乐，对大脑也是（B）大有裨益。科学家们已经通过实验证明，音乐，尤其是复杂的古典音乐，对大脑各种功能也能产生良性刺激。

    ⑦首先，听音乐能增强我们的空间分析能力。举例来说，像解决特别困难的问题，安排复杂的事情，搞清楚它们之间的关联，解答谜题之类的活动，都需要我们的空间信息想象和处理能力。研究表明，进行空间分析的脑力活动和听古典音乐是相同的。所以，当我们欣赏古典音乐的时候，我们的大脑就好像在处理空间信息，在不知不觉中，大脑得到了锻炼。

    ⑧其次，听音乐能增强我们的听觉处理能力。音乐家们的听觉能力显然比普通人更强，他们的听觉注意力，即区分不同声音的能力及能记住所听见的内容的能力都比常人要好。这是因为音乐改善了大脑功能。普通人如果提高了这些能力，对考试、记住重要的信息、改善语言回忆能力都有很大帮助。

    ⑨音乐能让人变得聪明，如果在学习或工作时选择背景音乐，效果是否更好呢？科学家早就发现，音乐可对人的情绪和行为产生微妙影响。但英国伦敦教育学院的专家们通过一项新研究发现，不同种类的背景音乐对孩子学习能力的影响竟（C）毫无二致。

    ⑩专家们将受试儿童分成A，B，C三个组。A组儿童欣赏阿尔比诺尼轻柔优美的《慢板》，B组儿童聆听克尔特林的爵士乐《三位一体》，而C组儿童则什么也不听。此后，三组儿童又都接受了阅读理解、记忆单词、背诵课文和四则运算测试，而测试内容完全是刚刚新学的知识。最后的结果显示，平均成绩最优的是A组，其次是C组，最差的是B组。

    ⑪专家们的解释是：过分活跃或带有攻击性的背景音乐，不能像轻柔优美的背景音乐那样，对孩子的大脑认知机构起积极作用，相反却只会起消极作用。

    ⑫可见，在某种情况下，音乐能帮助你更快完成一些枯燥的任务。如果你要学习复杂的新知识，就需要（D）全神贯注 ， 最好把音乐关了。因为研究表明，音乐会减弱对新知识的认知及学习能力。

材料一：

①按照生物的新陈代谢规律，生命细胞会按照各种不同的时间周期正常死亡——凋亡，这是维持生命的必要条件。细胞凋亡是有秩序的。如果凋亡过程出现紊乱，不到该死的时间提前死了，那就会引发多种疾病。例如人接受射线的过量辐射，或者因药物副作用的影响等，细胞就如过早凋零的花朵，细胞活不到预期的寿命，就会引发感冒等感染性疾病，甚至诱发癌症等。

②那么，该如何挽救那些“不该死”的细胞呢？20世纪末，科学家通过小鼠实验发现，“蛋白激酶IKK”能够通过激活细胞存活因子——一种能阻止细胞非正常死亡的特殊蛋白质，以此来抑制细胞凋亡。但前不久，中国科学院的一个研究团队发现，这种蛋白激酶的作用还不仅仅有这一项，这种蛋白激酶同时还发挥着抑制促凋亡因子——一种能加速细胞凋亡的特殊蛋白质的作用。这就是说，“蛋白激酶IKK”在保护细胞正常寿命时是“两手抓”，一方面调动保护细胞寿命的有生力量，一方面打压损害细胞寿命的“坏分子”。这一发现提示人们，未来要挽救那些“不该死”的细胞，就可从借用“蛋白激酶IKK”的“两手抓”做法，去研发预防和治疗细胞不正常凋亡的药物。

材料二：

①在人体内，有一类细胞就能摆脱凋亡的命运而长生不死，它们就是癌细胞。那么癌细胞为什么“死不了”呢？又是谁把它们制造出来的呢？

②我们已经知道，每条染色体的末端含有一段被称作端粒的特殊DNA序列，端粒的长度代表着一个细胞的寿命。当细胞每分裂一次时，它就缩短；当端粒最终消耗殆尽时，细胞就死亡。但端粒的长度受螨粮酶的影响。瑞典科学家发现，正常情况下，一旦胚胎发育阶段结束，除了成体干细胞之外，其他的细胞就停止产生端粒酶了。但是细胞一旦发生突变而重新激活端粒酶，那么当细胞分裂时，在端粒酶的作用下，这种怪异细胞的端粒就会变长而不是缩短，于是这怪异的细胞——癌细胞就“死不了”了。

③那么，这些要命的癌细胞又是如何产生的呢？我国复旦大学的一个研究团队证实，当人体内的异柠檬酸脱氢酶发生突变后，在人体细胞内会生成一种名叫“2HG”的代谢物，这种代谢物很可能会在人体内不断堆积，让细胞发生癌变。因此说这种代谢物很可能就是癌细胞的“制造者”。

④科学家指出，未来治疗癌症除了想办法从源头预防“2HG”的代谢物的出现外，重点要想办法铲除癌细胞的端粒酶，这样就可以让“死不了”的癌细胞“去死”了。

材料三：

①尽管生老病死是自然界的铁律天条，可是作为万物灵长的人类，却似乎并不想屈从于这个残酷的自然法则，一直在寻找永生不死的途径。

②不过，人类在这方面的探索前景似乎并不乐观。爱尔兰的科学家认为，人类永生不死可能是永远的梦了，因为我们的身体里所具有的某种抑制癌细胞分化的机制，同时也抑制了细胞团发育成再生器官，如果解除细胞不死的“魔咒”，那么人类就会被癌魔包围。

材料一： 2020年， 南方周末记者随机抽取了福建莆田、 泉州等地的学生进行问卷调查，收回有效问卷 108份，部分调查结果见下图：

材料二：近年来，哈尔滨、上海、安徽巢湖、云南昭通等地都发生过小学生食用小零食发生中毒甚至死亡案例。2021年5月16日下午，湖南隆回县某中学116名学生因食用校外流动摊点的凉皮等小零食后出现集体中毒症状。

材料三：中国农业大学食品学院教授的范志红说：“零食的真正危险在农村，其进货渠道无从知晓， 更没有建立大超市的索证制度， 一旦出事，悔之晚矣。 家长要明白，给孩子小零食， 补的不是营养，而是一种看不见的慢性毒害，跟下毒没有两样。 ”

材料四： 很多中学生经常去路边摊购买零食， 除了路边摊零食香气诱人、 美味可口外，还有一个原因就是这些食物容易让人上瘾。美国斯克里普斯研究所研究发现，实验鼠常吃香肠、熏肉、乳酪蛋白等高热量、 高脂肪食品后，大脑内部会发生一些改变，这种变化类似于动物吸食可卡因、海洛因等毒品成瘾后大脑发生的变化。

数字地球

①近来媒体的有关报道引起了人们对“数字地球”这一概念的兴趣，那么究竟什么是数字地球呢？为有效研究和解决有关地球的重大问题，目前世界上许多国家都在积极发展和运用先进的科学技术，如以遥感、地理信息系统、全球定位系统为代表的地球信息技术，以数字的方式获取、处理和应用关于地球自然和人文因素的空间数据。并以此为基础提出解决资源环境问题的科学方案和有力措施，增强对重大自然灾害的快速反应能力。与此同时，信息技术革命席卷全球，使人类对地球空间数据进行处理、分析的技术手段和观念发生了翻天覆地的变化。

②在这种情况下，近年来人们设想有关地球的大量的多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标集成起来，形成一个数字地球。借助于这个数字地球，人们无论走到哪里，都可以按地理坐标了解地球上任何一处、任何方面的信息。

③数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，核心思想有两点：一是用数字化手段统一性处理地球问题；二是最大限度地利用信息资源。

④数字地球由下列体系构成：数据获取与更新系统、数据处理与存储体系、信息提取与分析体系、数据与信息传播体系、数据库体系、网络体系、专用软件体系等。数字地球可以包客80％以上的人类信息资源，是未来信息资源的主体核心，是信息资源高速公路上的“车”和“货”。

⑤货币流通专家指出，数字地球这一概念的提出，是第二次世界大战以来，特别是本世纪70年代以来新技术革命的一个自然发展。无论是否提出数字地球的概念，地球信息集成和整体化工作都是当前地球科学和信息技术发展的一个重要趋势。数字地球并非一个孤立的科学项目和技术目标，而是以信息高速公路和国家空间数据基地设施为依托的具有整体性、导向性的战略思想。