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分子运动论、热和功、气体的性质
导读：课题：分子运动论、热和功、气体的性质类型：复习课，第1课分子动理论知识简析一、分子动理论1．分子动理论基本内容：物体是由大量分子组，分子永不停息地做无规则运动，分子间存在着相互作用力，2．物质是由大量分子组成的，这里的分子是指构成物质的单元，即具有各种物质化学性质的最小微粒，也可以是分子，在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子，（1）分子的大小：分子直径数量级为1010m，分子质量的数量 课
题：分子运动论、热和功、气体的性质
类型：复习课 目的要求：梳理、理解和掌握基础知识，延伸和拓展热力学第一定律、能源的利用等问题，会用热学规律解释一些实际现象 重点难点：
具： 过程及内容：
分子动理论 知识简析一、分子动理论 1．分子动理论基本内容： 物体是由大量分子组成的； 分子永不停息地做无规则运动； 分子间存在着相互作用力。 2．物质是由大量分子组成的 这里的分子是指构成物质的单元，即具有各种物质化学性质的最小微粒；可以是原子、离子，也可以是分子。在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子。 （1）分子的大小：分子直径数量级为1010m；可用D油膜法‖测定。分子质量的数量级是10-27―10-26kg 油膜法具体做法是：将油酸用酒精稀释后滴加在水面上，油酸在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发，在水面上形成一层纯油酸膜，由于油酸分子的部分原子与水有很强的亲合力，这样就形成了紧密排列的单分子层油膜。根据稀释前油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄的厚度的d=V/S，L即为分子的直径。用此方法得出的油酸分子的直径数量级是10-10m。 （2）阿伏加德罗常数：1摩尔任何物质含有的粒子数都相同．其值为：NA＝6．02 ×1023． （3）分子间存在间隙：①分子永不停息地做无规则运动，说明分子间有间隙。 ②气体容易被压缩，说明分子间有间隙。③水和酒精混合后的体积小于两者原来的体积之和，说明分子间有间隙。④用两万个标准大气压的压强压缩钢筒中的油，发现油可以透过筒壁逸出，说明分子间有间隙。 说明:这里建立了一个理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的数据只在数量级上是有意义的。固体、液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的，每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间。分子体积=物体体积÷分子个数。气体分子仍视为小球，但分子间距离较大，不能看作一个挨一个紧密排列，所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的正立方体。 3．分子的热运动 （1）分子热运动：物体里的大量分子做永不停息的无规则运动，随温度的升高而加剧。扩散现象和布朗运动可以证明分子热运动的存在。
(2)布朗运动：是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动．它并不是分子本身的运动．液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因，布朗运动虽不是分子的运动，但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性．
布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关． 注意点：①形成条件是：只要微粒足够小。②温度越高，布朗运动越激烈。③观察到的是固体微粒（不是液体，不是固体分子）的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性。④实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线，不是该微粒的运动轨迹。 【思考】为什么微粒越小，布朗运动越明显？ 【分析】在任何一个选定的方向上，同一时刻撞击固体微粒的液体分子个数与微粒的横截面积成正－1
比，即与微粒的线度r的平方成正比，从而对微粒的撞击力的合力F与微粒的线度r的平方成正比；而固体微粒的质量m与微粒的体积成正比，即与微粒的线度r的立方成正比，因此其加速度a=F/m∝r C1，即加速度与微粒线度r成反比。所以微粒越小，运动状态的改变越快，布朗运动越明显。
【例1】下面三种关于布朗运动说法都是错误的，试分析它们各错在哪里。 （1）大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动。 （2）在较暗的房间里，从射进来的阳光中可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动，这些微粒的运动是布朗运动。 （3）布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布郎运动就越显著。 －【解析】（1）（2）能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在 106m，这种微粒相对于可视的微粒是很小的，肉眼是看不到的，必须借助于显微镜，但它又比分子要大得多。风天看到的灰砂尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，另外它们的运动基本上属于在气流作用下的定向移动，而布朗运动是无规则运动。 （3）布朗运动的确是由于液体或气体分子对固体微粒的碰撞引起的，但只有在固体微粒很小，各个方向的液体分子对它的碰撞不均匀才引起它做布朗运动；
因此正确的说法是：固体微粒体积越小，布朗运动越显著，如果固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的，就不会做布朗运动了 4．分子间的相互作用力 (1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥为，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大．但斥力的变化比引力的变化快．实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力． (2)分子间作用力（指引力和斥力的合力）随分子间距离而变的规律是： ①rr0时表现为引力；
F斥 ④r>10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。
(3)从本质上来说，分子力是电场力的表现。因为分子是由原子组成的，原子 o
F分 内有带正电的原子核和带负电的电子，分子间复杂的作用力就是由这些带电
F引 粒子间的相互作用而引起的。（也就是说分子力的本质是四种基本基本相互
作用中的电磁相互作用）。 【例2】试用分子间相互作用力的观点解释以下现象：（1）液体的体积很难被压缩；（2）如图实验时，拉动玻璃板的力大于玻璃板所受的重力。 【解析】现象（1）：通常条件下，液体分子间的距离ro，即分子间的斥力和引力相等，分子力为零。当加上外加的压力试图使分子间距离小于平衡位置间距离rO时，液体分子间的斥力将大于引力，分子力就体现为斥力，且迅速增大，分子力就跟外力相平衡，从而体积就很难被压缩小。 现象（2）：玻璃板即将跟水面分开时，粘附在玻璃板表面上的一层水分子将跟下面的水分子层发生分裂，两层水分子间的相互作用力就体现为引力，可见，要想使玻璃板离开水面，必须克服水分子之间的引力，所以拉动玻璃板的力要大于玻璃板所受的重力。 规律方法
1．对微观量的估算
首先要建立微观模型．对液体、固体来说，微观模型是分子紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA个等份，每个等份就是一个分子，若把分子看作小立方体，则每一等份就是一个小立方体．若把分子看成小球，则每一等份就是一个小球．可以估算出分子的体积和分子的直径． 气体分子不是紧密排列的，所以上述微观模型对气体不适用，但上述微观模型可用来求气体分子－间的距离．例如l mol任何气体，在标准状态下的体积是22．4×103m3，将其分成NA个小立方体，每个小立方体中装一个气体分子，则小立方体的边长就是分子间的距离．
阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1是联系微观世界和宏观世界的桥梁.具体表现在： （1）固体、液体分子微观量的估算 2
①分子数N=nNA=mM0NA=VV0NA. ②分子质量的估算方法：每个分子的质量为m1=MN0A. V0NA③分子体积（分子所占空间）的估算方法：每个分子的体积（分子所占空间）V1=固体、液体的密度. ④分子直径的估算方法：把固体、液体分子看成球形，则分子直径d=液体分子看成立方体，则d=33?M0?NA.其中ρ为6V1/??36V0/?NA；把固体、V1?3V0/NA. （2）气体分子微观量的估算方法 ①摩尔数n=V22.4，V为气体在标况下的体积. ②分子间距的估算方法：设想气体分子均匀分布，每个分子占据一定的体积.假设为立方体,分子位于每个立方体的中心，每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子占有的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距离等于每个球体的直径. 注意：同质量的同一气体，在不同状态下的体积有很大差别，不像液体、固体体积差别不大，所以求气体分子间的距离应说明实际状态． 【例3】利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数．如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ、摩尔质量为μ，阿伏加德罗常量应如何求出？
解析：由单分子油膜的特征，这种油的直径为d＝V/S（将油膜看成单分子紧密相挨形成的膜）
每个油分子的体积为V0?43?(d2)?3?V6S33（将分子看成球形）
每摩尔这种油的体积为
V＝μ/ρ 因此。阿伏加德罗常数为；NA=V/V0=6μS3/πρV3
答案： NA＝6μS3/πρV3 －【例4】已知金刚石的密度是3．5×103kg/m3，在一块体积是6．4×108 m3的金刚石内含有多少个碳原子？（保留两位有效数字） －－
解析： 质量 m=ρV＝3．5×103×6．4×108＝2．24×104 kg －－
摩尔数n=m/μ=2．24×104 kg/12×103kg/mol=1．867×10-1mol －
原子数N=nNA=1．867×101×6．02×1023= 1． 12×1022个= 1．l×l022个
点评：解决此类问题的方法是先求出摩尔数，再用摩尔数和阿伏加德罗常数求出原子（分子）个数． 【例5】］晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的，非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体.现有一根铁晶，直径d=1.60 μm,用了F=0.0264 N的力将它拉断，试估算拉断过程中最大的Fe原子力Ff (Fe的密度ρ=7.92 g?cm-3). 【解析】因原子力作用范围在10-10 m数量级，阻止拉断的原子力主要来自于断开面上的所有原子对.当Fe晶上的拉力分摊到一对Fe原子上的力超过拉伸中的最大原子力时，Fe晶就被拉断.又铁的摩尔质量MA=55.85×10-3 kg/mol. 所以铁原子的体积：V?MA?NA?55.85?103?37.92?10?6.022?×10-29 m3 3
原子直径：D6V1?(?)3=2.82×10-10 m 原子球的大圆面积：S=πD2/4=6.25×１０-20 m2 铁晶断面面积：S′=πd2/4=π×(1.60×10-6)2/4=2.01×10-12 m2 断面上排列的铁原子数：N?S?S?2.01?106.25?10?FN??12?20=3.2×107个 N所以拉断过程中最大铁原子力：F0.f=8.25×10-10 N 2、布朗运动问题 【例6】关于布朗运动，下列说法正确的是 A．布朗运动是液体分子的运动； B．布朗运动的无规则性，反映了液体内部分子运动的无规则性； C．与固体微粒相碰的液体分子数越多，布朗运动越显著。 D．液体的温度越高，布朗运动越激烈。 分析：布朗运动是指悬浮在液体中的微小颗粒的运动，而不是液体分子的运动。 悬浮在液体中的固体微粒，受到周围分子碰撞的力不平衡，因而向受力作用较小的方向运动。布朗运动间接地反映了分子运动的无规则性。 在相同的时间内，与固体微粒相碰的液体分子数越多，说明固体微粒较大，在某一瞬间跟它相撞的分子数越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，加之固体微粒越大，其惯性就越大，因而布朗运动不是越明显，而是越不明显。 既然布朗运动是液体分子无规则运动引起的，液体的温度越高，分子无规则运动越激烈，从而它所引起的布朗运动也就越显著。 解答：选项B、D、是正确的。 3．分子力问题 【例7】如图示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于X轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力，a、b、c、d为X轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（
） A、乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B、乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大 C、乙分子从a到b的过程中，两分子的分子势能一直增加 D、乙分子从b到d的过程中，两分子的分子势能一直增加 分析：乙分子从a到b、c、d的运动过程中，先是分子的引力作用，加速度的方向跟运动方向一致，所以加速运动，到达c位置时，分子力等于零，加速度也就等于零，运动的速度是最大。从c再到d运动时，分子力为斥力，加速度的方向跟运动的方向相反，速度减小。 【例8】分子间同时存在着引力和斥力，若分子间的引力和斥力随分子间的距离r的变化规律分别为f a，f斥=d/rc，分子力表现为斥力时，必须满足的条件是什么？ 引==b/r
解：设f引=f斥b/ra= d/rcr/r=b/d
a?c分子力表现为斥力r??试题展示
内能、能的转化和守恒 知识简析
1．分子的平均动能
物体内分子动能的平均值叫做分子的平均动能．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大．对个别分子讲温度无意义．
2．分子的势能
由分子间的相对位置所决定的势能，叫做分子势能，分子势能的大小与物体的体积有关．当分子间的距离小于r0时，随着分子间的距离的减小，分子势能增加．当分子间距离大于r0时，随着分子间距离的增大，分子势能也增大．当分子间距离等于r0时，分子势能最小． 【例1】用r表示两个分子间皎距离，EP表示两个分子间相互作用的势能，当r=r0时两分子间斥力等于引力，设两分子间距离有很远时Ep=0，则（
A．当r＞r0时．EP随r的增大而增加
B．当r＜r0时，EP随r的减小而增加
C．当r＜r0时，EP不随r而变
D．当r=r0时，Ep＝0 【解析】r＞r0时，分子间的引力大于斥力，分子间相互吸引，r增大，分子克服引力做功，Ep增加。r＜r0时，分子间的引力小于斥力，分子间互相排斥，r减小，分子克服斥力做功．Ep也S要增加。因此A、B正确
3．物体的内能
物体内所有分子的动能和势能的总和称为物体的内能．物体的内能是由物质的量、温度、体积三个因素所决定的．对于理想气体来说，由于忽略分子力作用，所以没有分子势能．其内能由物质的量和温度所决定． 4．物体内能的变化 做功和热传递都可改变物体的内能，但它们有着本质的区别：做功是其他形式的能和内能之间的转化．热传递则是物体间内能的转移．做功过程中，内能改变量的多少用功的大小来量度； 热传递过程中，内能转移的多少用热量来量度。做功和热传递都是过程量，内能则是状态量。 【例2】lg0℃的冰溶解成1g0℃的水需要吸收336J的热量，则1g0℃的水和1g℃的冰相比较，其内能的值相差ΔE
A．ΔE＝336J；B．ΔE＞336J； C．ΔE＜336J； D．条件不足，无法确定 【解析】冰溶解成水，体积是减小的，说明了外界对它做功，由能量守恒定律：ΔE= W＋Q，说明了W＞0故ΔE＞Q=336J，所以B选项正确． 二．能的转化和守恒定律 1.热力学第一定律 做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。 5 包含总结汇报、行业论文、教学研究、经管营销、表格模板、初中教育、工程科技、外语学习以及分子运动论、热和功、气体的性质等内容。本文共3页
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谈起C919，清华大学教授符松说，能上天已经值得骄傲。他说，对中国的大飞机研制，实事求是还是要先解决“有和无”的问题。而要在市场上取得成功，很大程度上需要有自主知识产权。相对空客、波音的竞争机型，符松说，首飞的C919已经有一些创新，比如减少了5％的空气阻力。从整个流程来说，首飞只是第一步，之后，C919还需进行一系列试飞。在可靠性和安全性得到不断改进和验证后，才可最终交付使用——按照预想，应在三年之后。最终交付的C919会达到一个怎样的水平？今年6月加入商飞北京研究中心的杨济刚说，如果和现在最好的空客320和波音737相比，能在一个数量级的话，“就是非常非常好，这也是一个务实的评价。”不过，大飞机的“心脏”——发动机的制造乃至量产还很难短期实现。在首飞中，C919搭载的发动机LEAP—X，由CFM国际公司研制。中国工程院院士甘晓华介绍说，在航空领域，飞机的设计制造一般需要15-20年，发动机要20-25年；而全世界能做飞机的企业有20-30家，能做发动机的只有3-5家。从事军用航空发动机设计的他坦言，国内军用航空发动机跟国外最先进水平相比落后一代（20-25年）甚至更多。然而，“民用发动机，说实在的，一点技术也没有。因为没有基础，也不好比较，恐怕也差了一代甚至更多。”鉴于发动机的落后，2009年1月，中国航发商发（全称“中国航发商用航空发动机有限责任公司”）成立，其目标很明确，制造可商业化的发动机。2016年，中国宣布在“十三五”期间，将启动实施航空发动机和燃气轮机重大专项，《二十一世纪经济报道》援引某分析师的话说，估计 “直接投入在1000亿元量级，加上带动的地方、企业和社会其他投入，专项投入总金额约达3000亿元”。中国自主制造商用航空发动机已是国家战略。另一方面，航空发动机市场潜力巨大。中国航发商发预测，未来20年全球将需要新交付客机3.8万架，发动机需要量达7.4万台，市值1万亿美元。由于亚太地区经济发展迅速，航空运输（包括客户和货物运输）需求旺盛，亚太地区预计将占到这1万亿的三分之一。然而，中国薄弱的发动机研发基础却可能无法有效地抢占这一市场。“长江1000和长江2000的发动机，如果按照2025年顺利设计出来，和现在飞的最先进的发动机基本上相当，那从时间上讲，起码也要晚10年。”中国航发商发的总经理冯锦璋说。他是专门从事民用航空发动机研制的专家。长期从事军用发动机研制的甘晓华对于当前民用发动机落后的历史原因有着清楚的认识：“以前为了国防急需，又没有钱，都是测绘仿制，完了要赶紧装备部队。”他认为，现在做基础创新，“就需要打牢基础，获得关键技术，然后到型号研制，要一步一个脚印”。“说一千道一万，航空发动机的问题是基础不牢，核心在这个地方。”他继续说，“以前搞测绘仿制，我们是知其然，不知其所以然，现在要知其然，更要知其所以然”。2 发动机是试出来的？做湍流基础研究的陈十一教授一开口就笑称，要挑战下商飞的战略，中国的大飞机制造是有可能弯道超车的。他分析说，波音737或空客320均是二三十年前的设计制造，而当下新兴的技术，如3D打印，AI均带来新的可能，在跟随、保证有飞机可用的同时，中国可以预先创造新的设计，进而实现领先。这一看似“激进”的看法获得了冯锦璋的积极回应。他认为3D打印技术首先可以缩短发动机的设计制造时间，但正是这一点上，中国和国外的差距巨大。“目前我们国家的发动机从设计到完成起码10年，国外也就是30-36个月，三年左右。”他说。之所以会花费如此长的时间，原因则在于做了太多的物理试验：“我们一台发动机的制造，不算设计，就是造出来，也要一年多的时间；从研究的角度，要搞几轮迭代，每一次设计达不到目标就要再重新开始。”缩短迭代的周期和次数，革新发动机设计的理念和方法迫在眉睫。“我们国家以前有一句非常有名的话，叫做发动机是试出来的，这句话其实挺对的，发动机需要很多的试验验证，但这句话背后也蕴含着另外一层，就是我们的计算设计水平不是很好。”他继续说，“西方差不多十年十五年前就流行另外一句话，It’s better not to develop aero engines through a ‘build & bust’ process”（开发航空发动机，最好不要走“建造再摧毁”的流程）。不同于以往的“试验是设计迭代的一部分”，通过MASK（Modelling, Analysis, Simulation, Computing）方法，西方先进企业对航空发动机的设计更多的是一系列的数值计算和分析，并以此为基础，进行的精细化优化。“试验很大程度上是对设计的确认，而不是直接参与设计的迭代，这是一个巨大的差异。”冯锦璋说。为了长江1000和长江2000的研发，冯锦璋走了不少厂子，考察制造业的现状。支撑制造最重要的是标准和规范，而不幸的是，国内的不少标准规范，有些是抄过来的或者是实际工作的积累；而与之形成鲜明对比的是西方的标准规范，精细化要求的背后都有强大的分析和计算作为依据。“我们航空发动机的铸造，基本上没有核心技术。我们做几个没有一个是合格的，最后只能是不合格的里面挑一个。”冯锦璋说。而锻造作为经常用的成型手段，很大程度也还是靠经验。从基本的焊接技术，到燃烧室，到风扇，叶片，机械系统，涡轮，冯锦璋详细地展示了长江1000和长江2000研发中的典型问题，核心想法只有一个，以计算分析为主的设计工作必须是自主研发发动机的主要方向。冯锦璋介绍，随着飞行器越来越复杂，如果按照传统模式，试验小时数会越来越高，到2030年，将达到100万小时；而如果采用分析计算方法，可以减少2个数量级，到10万小时。充分运用计算能力，不仅能缩短时间，在AI时代，还能借助计算机的“想象力”（Intuitive AI）革新设计。“我们现在大部分工程设计的优化都是连续的，我们有时候想象不出来这个形状是怎样的；什么是拓扑优化？我们可以设定要满足的条件，用人工智能，让计算机不受任何约束的去想。”冯锦璋说，这将在近期和中期对飞机的设计产生革命性的影响。3 文化挑战丝毫不亚于技术挑战作为商用发动机，是否成功必须经受市场检验，绝非能造出一两台那么简单——需要几千台都保持高的质量。如何做到这一点？冯锦璋给的答案初听有几分意外。“我感受比较深刻的一点是，我们面对的文化挑战丝毫不亚于技术挑战。”他说。在某工厂考察的过程中，一个故事给他留下了深刻印象。这个工厂进口了一台大型的锻造机，德国公司过来安装后，这台机器运转了三年还是性能良好。今年，这家工厂自己安装，结果六个月就机器坏了。“为什么？说起来就像是从网上读到的故事一样，特别有趣。他们给我举了一个例子，说明书写的清清楚楚，螺栓螺帽要拧三圈倒半圈，我们都是瞎搞，不就是三圈么？他们就随便弄，连个记录都没有。” 冯锦璋说。类似的事情不仅发生在产业工人身上，甚至连来应聘的博士后也是“差不多先生”。曾经，冯锦璋在面试中问一名博士后，“其中的一个阻尼系数为什么是0.55？”这名博士后的回答是：老师这样说的。“独立思考的精神，打破沙锅问到底的精神，把事情做到极致的精神急剧缺乏。” 冯锦璋说，这样的态度绝无成功的可能。冯锦璋认为的第二个挑战是团队精神的缺失。“很多人往往把问题，好的工具，数据藏在手里，不愿意跟别人分享，不仅是组织之间，大学之间，甚至小组和另外的小组，小组里面的一个人和另外一个人”。他说，所有这些都对高端设备制造有很大的影响，要突破的不仅仅是技术。4 缺少来往的企业界和高校作为南方科技大学校长，陈十一对冯博士的“文化论”表示赞同。他进一步说，检验大学的成功与否，不是排名，也不应该只看论文，核心要看是否产生了好的人才，技术和文化。不过，作为大学教授的他，还认为企业缺少与高校合作也限制了产业的创新：“企业拿了国家的大项目，揽在手里，相信自己而不相信教授，这样就越培养不了大学教授，越培养不了老师，那就进入了负反馈。”在陈十一的印象中，美国的Los Alamos实验室（世界上科学与技术最大的几个中心之一，二战时期作为曼哈顿工程的一部分，负责设计核武器，现在在多个领域进行多学科的研究）每年的夏天都会邀请加州大学的很多教授来，这促进了大学教授对该实验室的了解，有利于问题的解决。他说，企业应该把核心攻关的问题交给大学去解决。“我觉得像发动机这样的问题，现在政府已经意识到了，不仅仅是某一家企业，某一家型号公司的事情，而是代表了国家重大的，必须一起攻关的问题。”他强调，“我们应该思考大学和企业合作的新模式”。一样做基础研究的符松也注意到了类似的问题。他介绍，清华和美国的GE发动机公司成立了联合研究中心，而对于发动机这样技术推动的领域，国外不仅高校，公司也在开展很多的基础研究。此外，让他感受颇深的另外一点是，国外的大学和企业拥有紧密的合作关系：“我每一次参加美国的学术会议或者发动机的会之类的，发现人家大学的，研究所的，企业的全在一起参加，一起讨论。我觉得我们国家没有这样的文化，我们高校和企业界好像没有什么来往。”何时造出国产发动机，未来的商业化之路是歧路还是坦途尚未可知。不过，几位从事湍流研究的教授，和企业做大飞机设计的专家坐在一起，畅所欲言，也许已经预示了一个好的开始。制版编辑：斯嘉丽丨本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用公众号、报刊等转载请联系授权知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual","updated":"T02:09:56.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":53,"likeCount":135,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"T10:09:56+08:00","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"url":"/p/","titleImage":"","summary":"","href":"/api/posts/","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":53,"likesCount":135},"":{"title":"看见神经：从卡哈尔到现代神经解剖学 | 神经专栏","author":"zhi-shi-fen-zi-68-1","content":"?大脑的扩散核磁共振（diffusion MRI）编者按神经解剖学是神经科学的基础。在神经解剖学的研究中，最根本的技术就是标记和成像观察技术。人类只有借助不断发展的标记和观测技术，获得更细致地观察，才能更好地理解它的功能、研究它的状态。以卡哈尔采用改良银染法开拓现代神经科学为开端，神经解剖技术让我们清晰地看到了大脑的组织结构。20世纪70年代之后的示踪技术趋于成熟，各类示踪剂以及病毒的应用为神经解剖学的研究带来了质的飞跃；近年来，基于病毒的神经示踪技术、透明脑、全脑成像（MOST，光片技术）、电镜重构等现代技术，科学家们在各个层面更进一步地推动神经解剖的发展，为神经科学的发展铺就坚实的基础。本文由上海科技大学生命科学与技术学院胡霁老师（助理教授、研究员）策划。撰文 | 贾晓宁、李德康、李天昊、涂洪清（上海科技大学）知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual●　●　●现代神经科学的奠基人——卡哈尔自人类拥有智慧以来，“认识自身”就是我们一直试图达到的、朴实又富有深刻哲学内涵的目标。追溯生命意识的起源和形成、揭示生命各项活动的“灵性”的本质，生命科学在此过程中逐渐诞生、成型。神经科学，这一学科向智慧的根源的探求在这认识自身的漫长图卷中如同丹砂青雘，既为基础，又显华美。认识大脑的现代神经科学发源于19世纪末20世纪初。如同绝大多数的科学门类需要一个天才以及天才的理论来奠定基础，神经科学的正式确立离不开伟大的病理学家、组织学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔（Santiago Ramóny Cajal）的研究成果和理论。为此，卡哈尔被誉为“现代神经科学之父”。在神经科学的研究中，最重要的技术就是成像观察技术。人类只有借助不断发展的观测技术，更加细致地观察到神经系统的真实模样，才能更好地理解它的功能、研究它的状态。而神经系统承载着至关重要的功能，决定了它是生命体中最复杂的、最难观察的结构。这也就导致了人类对神经科学的研究，始终伴随着标记和成像等技术的发展而前进。?圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔早在1873年，意大利科学家卡米洛·高尔基首创铬酸盐-硝酸银染色法，将解剖获得的组织中的神经元和胶质细胞的细胞体和突起染成棕黑色，而未被染色的细胞呈无色，易在光学显微镜下观察、用手绘图片记录。这是人类最早的神经科学观察成像技术。这一染色方法也被命名为“高尔基染色法”。?卡米洛·高尔基卡哈尔在同一时期也在积极开展神经组织的解剖、观察和研究。他对高尔基染色法有所改进，即换用了更高浓度的重铬酸钾、延长了第二步硝酸银浸泡暗处理的时间，从而获得了更充分可靠的染色样本。在高尔基心爱的Zeiss光学显微镜下（他任教于巴伦西亚大学期间受到的奖励，在他的自传中他强烈表达了自己彼时的喜悦），凭借着自己高超的观察能力和绘画技艺，他完成了数百幅美观、细致的神经解剖学绘图。这些绘图后来长期被用作教学的范本，直到现在仍然可以出现在教材的对应章节中。之所以说卡哈尔是天才，绝不仅仅因为他针对客观事物细致入微的观察以及严谨而认真的记录，更是因为他对神经结构功能的理解和分析。卡哈尔确定了若干个重要的规律，并且在研究中始终贯彻：神经系统由神经元这样的基本单位构成，但在研究功能时，需要整体考虑各个结构之间的相互作用；神经信号（卡哈尔的用词是‘nervous current’）的传导大多是单向的，由树突到神经元细胞体再到轴突；神经元之间是生理结构上不连续的，神经信号可以跨过这种不连续的结构而传递下去。基于这些规律，卡哈尔对于观察到的解剖结构如何发挥功能的过程也有详尽的分析与猜想。下面是一个典型的例子。?上图是卡哈尔绘制的脊椎动物视神经相关通路的图片。在图中，卡哈尔已经绘制出了神经之间不连续的结构（后人命名为突触），并且解释了低等脊椎动物（左图）和高等脊椎动物（右图）在神经系统相关组织结构上不同的原因。后人在更先进的技术以及更精密的仪器支持下，证明了卡哈尔的结论正确性。作为染色方法真正的发明人的高尔基在同一时期提出了截然不同的结论，即神经联结成为网络，没有单向传导、生理不连续的特征。直到1906年二人都因为在神经科学领域的巨大贡献被授予诺贝尔奖。当他们站到颁奖台上的那一刻，分歧仍然没有弥合。卡哈尔是幸运的，他得到了更接近事实的结论，所以被誉为了“神经科学之父”，但高尔基也没有被历史遗忘，更多人所熟知的细胞器——高尔基体，正是以他的名字命名的。高尔基银染法是跨时代的，但不足以支撑对神经元更深入、更细致的研究，染色的方法既不能揭示神经纤维之间的联系，也不能界定特定神经元的完整分布区域，多个神经细胞的轴突、树突交叉在一起时，很难判断一段神经纤维属于哪一个或哪一群胞体；况且切片后的神经组织难以观察到完整的神经元。在如此艰难的情况下，也无怪乎高尔基把神经当做连接起来的网状结构了。科学永不止步，卡哈尔凭借其天才的观察力和想象力，从粗陋设备获得的模糊数据得出了精确的结论。神经示踪剂20世纪70年代以来，一种新型的利用神经示踪剂（tracer）观察神经细胞形态的方法逐渐发展起来。注入在神经细胞附近的示踪剂会被神经元特异性吸收，示踪剂在神经元内依靠细胞内的转运功能扩散到神经元的各个角落，以此达到示踪的目的。顺行示踪剂（anterograde tracer）在细胞内顺着信息流的方向扩散，也就是在胞体部位注射示踪剂，示踪剂向神经末梢传递；逆行示踪剂（retrograde tracer）与之相反——在神经末梢部位注射，示踪剂逆信息流方向传递。病毒作为示踪剂然而传统示踪剂并不是完美的。人们认为，理想的示踪剂需要具备如下五点特性：第一，它能特异性且高效得被神经元细胞吸收；第二，它能靶向一类特定的动力蛋白，表现出特异地顺行或逆行传导；第三，它的信号可视化且能够被稳定地放大；第四，其可应用多种颜色以便使用多种示踪剂；第五，一些示踪剂可以信号不衰减地跨突触传递。?不同示踪剂的注射方法嗜神经病毒是一类可以感染神经细胞，且能沿神经环路增殖传播的病毒。20世纪末，人们已经开始改造并利用这类病毒的疫苗株作为全新的示踪剂，且一直沿用至今，成为了目前最高效的一类示踪剂。嗜神经病毒在细胞特异性、示踪效率、跨突触示踪方面显著优于传统示踪剂。特别是近年，在反向遗传学和同源重组基因编辑技术飞速发展下，人们对病毒示踪剂的运用更加灵活和广泛。在疫苗株的基础上，改造病毒基因组，敲除特定毒力基因，插入荧光蛋白等外源基因，获得低毒力、安全、携带标示物的重组示踪工具病毒。根据病毒示踪剂能否扩增从而跨突触标记，可分为两大类。不能跨突触的病毒示踪剂又可根据病毒的种类分为逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒等，适合作为表达外源基因的载体。逆转录病毒会将基因组整合进神经元细胞基因组，表达稳定长效；但是滴度与其他病毒相比略低。腺相关病毒滴度高、表达稳定长效、几乎无毒，且可以用同源重组进行编辑，是实验室广泛使用的一类；缺点是能够携带的外源基因较小，长度在4.8kb左右。腺病毒滴度高、感染迅速，也同样可以运用重组编辑；但病毒的衣壳蛋白会引起炎症反应。能够跨突触的病毒示踪剂常使用的主要有两类，分别是疱疹病毒和弹状病毒。这类病毒因为保留了病毒的复制能力，相应地，其拥有快速的感染能力和不小的毒性。疱疹病毒最常用的是逆行示踪的伪狂犬病毒（PRV）的Bartha strain和顺行示踪的α-疱疹病毒HSV-1 strain H129。传统示踪剂和普通的病毒示踪剂无法解决的一个问题是示踪剂无法特异性地选择指定神经元。于是人们在疱疹病毒示踪剂上首次使用了CRE-LoxP系统加以实现。2001年，DeFalco等利用了CRE-dependent PRV实现了选择性标记特异类型神经元的输入环路，使得病毒只能从指定神经元开始逆行示踪。但PRV的缺点在于，无法感染灵长类动物神经。于是人们采用弹状病毒来完成对灵长类动物的研究。弹状病毒主要有逆行示踪的狂犬病毒（RV）和顺行示踪的水泡型口炎病毒（VSV）两类。普通跨突触病毒示踪剂用神经元细胞存活时间来判断级联关系，然而考虑到细胞的自身特性和病毒的剂量，且伴随着时间的流逝，神经通路的复杂性使得判断变得不够准确。Wickersham等利用RV疫苗株Sad B-19构建了能够实现跨单突触的示踪剂。该示踪剂同样用到了Cre-LoxP重组技术和AAV病毒载体等工具，为现代复杂神经环路示踪等神经科学研究奠定了基础。?RV病毒跨单突触示踪技术设计草图对病毒示踪剂的开发还远没有结束，未来的方向将聚焦于降低毒性、更多基因编辑和探寻多样性的实验物种材料入手。透明脑神经科学工作者一直想要实现的目标是知道于某个特定的时刻、在某个特定的区域，大脑具体发生了什么。为了实现这一目标，神经示踪技术自然必不可少，但即便具有了发展较完备的各类神经示踪剂，以及病毒等可作用于活体的示踪技术，想要看穿大脑，仍存在一个重要的问题亟待解决：那就是我们观测的高等生物的脑组织是不透明的，正如我们平时吃的脑花，都是白乎乎的。这意味着光信号难以在样本深处传入和传出。尤其是采用多聚甲醛固定的样品，即便使用先进的双光子显微镜，固定样品也只能成像到约300微米左右的深度[v]。面对难题，除了不断研发性能更加先进的显微成像技术外，科学家们给出的另一个解决办法是“把整个大脑变透明”，也即“透明脑技术”。近年来研究者开发了数种透明脑技术，列举两例：一是日本理化学研究所发育生物学中心（RIKEN）研发的，利用一种果糖水溶液（SeeDB），浸泡已固定的脑组织或胚胎样本数日，研究人员便可以结合双光子显微镜，观测到小鼠脑结构固定标本毫米级的深度。?透明脑，图自 RIKEN这是因为样品的不透明性究其原因是由光吸收和光散射两部分造成，在成像哺乳动物样品时光的散射为主要不透明原因。而高浓度的蔗糖溶液此前已有被用来减轻脑和无脊椎动物的样品的光散射的案例，SeeDB更进一步，利用果糖水溶液更高的光学折射率（1.502 at 37 °C，86.7% wt/wt, ~130% wt/vol），此折射率接近白质中阻碍透光性的脂质，故使用SeeDB不仅使得脑白质的不透明能清除更为彻底，也避免了此前使用蔗糖溶液时会出现的样品收缩和耗时过长样品损坏等缺点。SeeDB可以做到保留锥体神经元、树突棘等精细结构。另一个透明脑技术为斯坦福的CLARITY技术，他们的策略更加“简单粗暴”——研究人员选择直接用透明材料替换脂质来消除不透明性。他们使用丙烯胺单体溶液浸泡样品，直到丙烯胺单体完全浸润组织深处。然后稍稍加热到体温附近，使得单体发生聚合反应，构成的聚丙烯胺凝胶高分子网络能够有效支撑组织，此时使用去污剂等完全抽离细胞结构中原本的脂质，就得到了由透明的聚丙烯胺水凝胶支撑的脑组织样本，结合神经示踪技术即可获得脑组织深处的图像。?图自http://clarityresourcecenter.orgCLARITY除了可以用于神经组织外，也可以被扩展利用到其他需要实现透明化组织，已被实现的有肺(Joshi, 2015; Saboor, 2015)、肝(Font-Burgada,2015)甚至完整个体/胚胎 (Epp, 2015;Yang, 2014)。总结与未来基于观测技术的发展和观测数据的积累，科学家建立数据库以保存和交流这些观察到的数据和图像，一个著名的脑神经科学数据库是ALLEN BRAIN ATALS（阿兰脑图谱），ABA基于基因组学和神经解剖学数据，构建了小鼠和人的脑部基因表达地图，使得研究者能方便的利用已有的研究数据去定位某个神经元的投射位置和方向以及相应基因的表达情况。纵观神经解剖学发展的历程，我们能看到伴随着时间轴并进的另外几条发展脉络：一是观察的结果由粗糙到细致。卡哈尔的成果在百年前可谓是不可思议般的精妙；但百年之后的今日，即便不是专业研究者，也会认为卡哈尔时代的银染法所绘制的神经图案是较为粗糙的。给出这种评判的自信正是源于这百年间各类示踪技术的发展和成像手段的进步，使我们对结构的观察结果开始具有相当高度的要求。我们今日的扫描成像及重构技术已经可以精确地描述突触以及更小的神经细胞的次级结构，倘若再经百年，又会是何情形？二是观察的范围从小到大。卡哈尔当时所能观察的样品大小为其银染范围所限，是局部而缺损的。如今的透明脑等技术的发展，使得我们能够对一个完整的组织样本甚至个体样本进行细致的观察，无疑使得神经形态学的研究更加具有整体性。而Allen脑图谱等数据库的建立，也使得各个局部的数据得到拼合，并能够结合遗传学等其他学科的研究内容。三是观察的对象从死到活。神经科学不仅需要观察已有的神经形态，还需要观察动态的神经发育过程，这就需要能够在活体样本中工作的成像技术。得益于不断发展的各类示踪技术和显微成像手段，我们已经能够观察活体样本的神经发育过程。更一步的，将超微结构的成像做到动态化则是我们寄希望于不远未来能够实现的理想。神经解剖学是观察和记录的学科，可以说是作为筑于其上的、对发育和功能的研究的根基；而再在其上，又会有基于神经科学的各项交叉学科，如认知科学、神经行为学、神经工程学以至心理学。想要写作首先要会理解、想要理解首先要会阅读、而想要阅读我们需要能够看见，作为诸学科根基的神经解剖学所做的正是实现“看见”、“看清”这么简单却无比重要的目标。因为看见，所以向前——基础的进步抬升学科的前沿，前沿的突破又带来基础的发展，科学就是这样一种螺旋上升、永不停止的文明之阶。制版编辑：常春藤丨本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用公众号、报刊等转载请联系授权知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual","updated":"T02:09:46.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":3,"likeCount":16,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"T10:09:46+08:00","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"url":"/p/","titleImage":"","summary":"","href":"/api/posts/","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":3,"likesCount":16},"":{"title":"2017年拉斯克奖得主PK诺奖得主：“最愚蠢的想法”完美逆袭","author":"zhi-shi-fen-zi-68-1","content":"?2017年度拉斯克得主迈克尔·霍尔，图片来自wikipedia编者按
2017年，拉斯克奖授予在mTOR领域做出杰出贡献的巴塞尔大学迈克尔·霍尔教授。事实上，在这一领域做出开拓性工作的还有一位华人著名生物学家管坤良，他也是霍尔获得拉斯克奖的提名人。
近日，《知识分子》连线霍尔教授，他表示，“学习新事物的欲望”是其获取新的知识、取得重大科学发现的关键。他认为，mTOR在很多疾病领域发挥作用，如肿瘤、糖尿病以及衰老等，很多基于mTOR信号通路为靶点的药物，正在开发或已在临床试验中。近年来，中国生命科学快速发展颇受国际关注，最令他印象最深刻的是，“中国的生命科学在诸多领域高质量的工作涌现，尤其是结构生物学方面。”撰文 | 郭晓强（深圳北大医院）责编 | 叶水送知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual●　●　●细胞是构成生命体的基本单位，因此细胞行为的理解对洞悉生命奥秘具有重要价值。细胞一生两个基本过程，细胞的生长和分裂，这两个过程必须受到严格调控，否则对细胞甚至机体都是致命危害。瑞士巴塞尔大学迈克尔·霍尔教授（Michael Nip Hall）由于发现细胞生长调控之门，而荣获2017年“拉斯克基础医学奖”。求学之路：敢于挑战未知，哪怕被诺奖得主唾弃日，霍尔出生于波多黎各首府圣胡安，童年在南美委内瑞拉和秘鲁等度过。霍尔小时候就拥有独特个性，并对自然界充满强烈的好奇心。他曾将一个简陋小木屋粉刷装饰为自己的“实验室”，尽管条件所限并未开展过多试验，但为将来从事研究打开了第一扇门。上世纪70年代，霍尔进入美国北卡罗来纳大学教堂山分校，主修动物学。恰逢重组DNA技术和基因工程发展的黄金期，霍尔被一系列重大发现深深吸引，逐渐爱上分子生物学。1976年，毕业后的霍尔来到哈佛大学细菌遗传学大牛托马斯·希尔哈维（Thomas Silhavy）实验室学习。霍尔敢于挑战自我的科研性格开始逐渐成型，他喜欢开拓新领域，而不愿循规蹈矩和追逐热点。霍尔选择研究一个独特的细菌双组份调控系统，从而开辟出一个新的研究方向，仅博士期间，就发表了13篇论文，如此高产也展示出霍尔的聪慧和勤奋。?拉斯克奖得主霍尔在获奖典礼上，图片来自twitter1981年，霍尔取得哈佛大学博士学位，在经历法国巴斯德研究所短暂经历后，加入加州大学旧金山分校遗传学家埃尔·赫斯克维茨（Ira Herskowitz）实验室从事博士后研究。霍尔又一次为自己量身定做一个科研题目——细胞核蛋白的定位。他试图回答一个基本科学问题，即在细胞质合成的核蛋白如何准确回到细胞核。传统观念认为细胞核蛋白可自由扩散进入细胞核，而霍尔则认为细胞核蛋白本身应含有某种信息帮助它完成这一目标。为此，霍尔构思出一个近乎疯狂试验路线，将酵母核蛋白肢解出多个单独片段，将其分别连接到细菌蛋白，通过观察细菌蛋白核定位而确定那个片段具有携带核定位信息，这一研究计划被著名细胞生物学大师、1974年诺贝尔生理或医学奖获得者帕拉德（George Palade）看做“他听到的最愚蠢想法”。尽管不被看好，实验期间也曾想一度放弃，霍尔仍不愿看到努力付之东流，只能坚持“自己选择的路，含着泪也要走下去”。当然，霍尔的这种坚持收到巨大回报，证实最初的假说正确，结果也在著名《细胞》杂志发表。因此，在导师和同学眼中，挑战传统思维既是霍尔的科研动力，又是他的科研乐趣。逆境中寻找到合作伙伴，独辟蹊径1987年，霍尔在瑞士巴塞尔大学成立实验室并开始自己独立研究历程。霍尔最初设想延续博士后期间工作以尽快建立自己的学术地位，然而这次幸运之神没有光顾，理想与现实差距巨大，让他的心情降到了冰点。1989年，美国洛克菲勒大学的黑特曼（Joseph Heitman）成为霍尔第一位博士后，他与霍尔性格有些类似，也喜欢挑战自我，他试图理解生物感知周围环境，如温度和营养等变化并启动应答的机制。遗憾的是，黑特曼情况也很糟糕，一年多时间毫无进展，以至黑特曼开始怀疑人生，科研信心可说一落千丈。原来仅霍尔一个人郁闷，现在两人一起抑郁了，大家急需找到一颗救命稻草。此时，瑞士山德士制药公司（Sandoz，1996年合并为诺华公司）的饶·默瓦（Rao Movva）找到了他们。20世纪70年代，山德士公司开始专注免疫抑制剂研发，开发的环孢素（Ciclosporin）于1983年被美国FDA批准临床应用。默瓦领导的研发团队还开发出一系列抑制剂，其中FK506和雷帕霉素（Rapamycin）最被看好。为了将来可应用于临床，默瓦想知道两种抑制剂的作用机制，当他将这一想法告知霍尔和黑特曼后，他们立刻达成合作协议，霍尔考虑或许这可能解决核蛋白定位机制，而黑特曼则认为这有利于理解环境胁迫机制，虽然想法迥异，但目标高度一致，那就是尽快摆脱当前的科研“困境”。他们假定这些药物在真核细胞作用机制方面保守些，因此选择酵母作为测试对象。默瓦第一时间提供环孢素、FK506和雷帕霉素，保证试验顺利展开，尤其雷帕霉素尚未商业化，能获得大量高纯度样品实属不易。测试结果表明它们都可抑制酵母增殖，其中环孢素和FK506效果较为温和，而雷帕霉素则尤为明显，这一结果为后续研究树立信心。当时，同行都对这一项目并不看好，他们都利用哺乳动物细胞进行研究，霍尔的方法被讽刺为“给酵母服用阿司匹林”，颇有“关公战秦琼”的味道。然而，正是酵母的选择才催生了后面的重大发现。?霍尔教授与TOR通路的发现酵母最大的优势在于突变体容易制备和筛选，因此实验快速、简洁。黑特曼最初筛选酵母突变体发现FK506结合蛋白FKBP12，并证明雷帕霉素需借助FKBP12发挥生物活性。随后又进一步鉴定出两株雷帕霉素抗性的酵母突变体，分析表明这两株酵母突变并不位于同一基因，意味着酵母存在两种雷帕霉素作用位点。黑特曼构思多个名称，最终和霍尔达成一致，将其称为雷帕霉素靶点蛋白（Target of rapamycin），缩写为TOR。所以使用这一名称源于霍尔感觉易读易记，而黑特曼则有浪漫主义情怀，德语中“TOR”是 “门”的意思，暗示影响细胞生存的一个开关。?TOR分子通路的调控路径，图片来自laskerfoundation.org日，《科学》杂志发表这一成果。需提及的是，几乎同时环孢素和FK506靶点也被鉴定，后续发展表明它们远没TOR重要。两年后，霍尔团队进一步完成TOR基因测序，不久多个团队在哺乳动物中发现同源蛋白，称为mTOR，证明当初假说的正确性，即雷帕霉素作用方式具有保守性。1999年，雷帕霉素被FDA批准应用于器官移植。mTOR的发现源于“偶然”，成功是“必然”传统方式一般先阐明蛋白功能并选做靶点后进一步筛选药物；而雷帕霉素正好相反，先用药物找到靶点，但此时对TOR功能仍知之甚少。最初，人们认为雷帕霉素处理造成酵母细胞停滞而推测TOR调控细胞周期，然而霍尔与一位细胞周期专家交流后发现事实远非如此。通常酵母细胞周期破坏后会出现体积增大，而TOR突变酵母体积反而缩小，霍尔意识到当初假说存在偏差。霍尔发现TOR主要影响蛋白质合成，更多参与细胞生长，根据周围营养状况调整细胞大小，最初观察到的细胞周期停滞是间接效应（细胞未达到细胞增殖的体积要求）。这一今天看起来显而易见的结论当时却遭到众多反对，稿件在1994年7月投出却先后七次被拒，直到1996年初才被接收发表。随着研究的深入，TOR调节细胞生长和代谢的作用才逐渐被科学界普遍接受。TOR及mTOR发现仅是科学发现的第一步，后续研究表明细胞生长是一个极复杂和精细的调控过程，更多科学家为此做出重大贡献，包括发现mTOR复合物的大卫·萨巴蒂尼教授（David M. Sabatini）、发现mTOR细胞内负调控机制的管坤良教授等，从而推动TOR研究成为当前生命科学和医学的前沿和热门领域。mTOR活性还与长寿相关，其功能异常可引起糖尿病和癌症等发生，也说明了这一领域应用的潜力无限。? 加州大学圣地亚哥分校药学系教授管坤良，图片来自med.stanford.edu所有这一切都源于1991年的突破，霍尔教授也因这一开创性贡献而荣获诸多重大荣誉，除独享今年的拉斯克奖外，他还获得了生命科学突破奖（2014年）和加拿大盖尔德纳国际奖（2015年）等，无疑也有极高概率进一步荣获诺贝尔奖。在霍尔教授看来，比获奖更为重要的是，开创性的科学发现，TOR无疑做到了这一点。霍尔和黑特曼都将TOR的发现归功于“偶然”因素，因为这是两人科研不顺情况下的“替代”项目。当然，机遇只偏爱有准备头脑的人，TOR发现可归功于黑特曼努力工作、雷帕霉素及时获得和酵母合理运用，最后由霍尔教授设计和指导。特别指出的是，酵母在TOR发现过程中发挥了不可或缺的作用。酵母由于诸多优势而成为生命科学研究宠儿，无独有偶去年发现自噬机制而独享诺贝尔生理或医学奖的大隅良典，也是利用酵母取得重大突破。霍尔教授认为，科学研究充满太多不确定性，因此一帆风顺的研究很难取得重大突破；而在黑特曼看来，科学突破无法预测，因此应更多重视基础研究。霍尔教授和TOR发现则为我们提示了三个信息：一是支持基础；二是鼓励冒险；三是允许失败。参考文献1. Hopkin K. Calm in the STORm.The Scientist, ): Uncategorized.2. Heitman J. On the Discovery of TOR As the Target of Rapamycin. PLoS Pathog, ):e1005245.3. Hall MN.TOR and paradigm change: cell growth is controlled. Mol Biol Cell. ):2804-6.4. Hall MN. An Amazing Turn of Events.Cell. 2017 Aug 23. pii: S)30946-7. doi: 10.1016/j.cell.. [Epub ahead of print]5. 郭晓强,黄卫人.神奇的酵母，科学的宠儿.自然杂志，):210-221.制版编辑： 许逸｜本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用公众号、报刊等转载请联系授权知识分子为更好的智趣生活ID：The-Intellectual","updated":"T02:33:22.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":4,"likeCount":22,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"T10:33:22+08:00","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"url":"/p/","titleImage":"","summary":"","href":"/api/posts/","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":4,"likesCount":22},"":{"title":"为了更大的脑容量，尼人付出了什么成本？","author":"zhi-shi-fen-zi-68-1","content":"?研究人员修复后的西班牙尼人幼童化石。Credit:
Paleoanthropology Group MNCN-CSIC撰文 | 惠家明责编 | 陈晓雪知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual●　●　●翻开任意一本关于人类起源的书，我们会发现几乎少不了对人类巨大脑颅的赞美。而事实上，尼安德特人（简称“尼人”），我们现代人类的表亲，其脑容量比现代人更大，可以达到1700ml（现代人一般是ml）——虽然他们已灭绝数万年。尼人的大脑为什么这么大？为了支持这样硕大的头颅，身体其他部位是否要做出牺牲？这一系列问题引发了学界不少争论与猜想，同时也使我们得以思考现代人的演化途径。不过由于缺少足够的化石证据，这些疑问一直悬而未决。在日出版的《科学》（Science）杂志中，西班牙国家自然博物馆等机构的一个合作研究介绍了他们对上述问题的最新突破。通过对一例尼安德特人幼童化石的分析，研究人员提出了关于尼人大脑与身体发育过程的全新认知。该幼童化石最初发现于西班牙北部阿斯图里亚斯省的一处洞穴遗址中，左侧骨骼保存比较完整，年代距今约4.9万年。此前，学者们已对此个体的化石进行了一番研究，认为这是一名男童，体重在26公斤左右，甚至还发现他习惯使用右手。而当安东尼·奥萨斯（Antonio Rosas）的团队尝试判定其死亡年龄时，一些矛盾的现象却出现了。牙齿釉质生长线显示，幼童化石的年龄约为7.69岁。其颅骨的发育程度却很低，仅仅相当于现代人类5岁之前的水平。同样的，其部分颈椎与胸椎的发育程度也仅有现代人类5岁至6岁的水平，脊椎骨尚未完全骨化，内部仍充斥软骨。对成年人而言，鉴定年龄时出现几岁之差是比较常见的现象。但在鉴定儿童骨骼年龄时，我们完全可以把误差降至一岁乃至数个月之内。而在此案例中，若以现代人类发育情况为标准，牙齿与身体各部分所反映的年龄结果竟会出现两岁多的差距，这又该作何解释？研究者认为，这一矛盾现象实际上反映了尼安德特人与现代人类不同的发育方式。牙齿所确定的年龄是确凿的，因为其釉质生长线所反映的年龄最小可精确至数天。这也就说明，尼安德特儿童在7岁之时，脑容量为1330ml，仅为成年个体的87.5%。相比之下，现代人类的儿童在5岁时就可以发育至成年人的90%，在七岁时则发育至95%。显然，这意味着尼安德特人的大脑发育速度并不快，并且发育周期和最终的脑容量远远超过现代人类。这一证据也推翻了学界以往的一种认知，即尼人脑容量大是因为大脑发育速度较快。对人体而言，大脑是极度“耗能”的器官，而人体能够供应的营养却是有限的。因此，大脑的生长可能会牺牲身体其他部位的发育速度。尼安德特人很可能采用了这样的策略，研究人员推测：他们用大脑更长的发育周期，和躯体更慢的发育速度，换来了更大的脑容量。这也可以解释，为何我们在这一尼安德特儿童身上看到了躯干骨发育迟缓的现象。“标本保存的这么完整，特别是儿童标本，简直是个奇迹！作者工作这么细致，值得我们学习！”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰评论说。她表示，对于儿童生长发育的研究值得学习，希望相应的研究方法未来能够用在中国古人类化石的研究上。参考资料：Rosas, Antonio, et al. \"The growth pattern of Neandertals, reconstructed from a juvenile skeleton from El Sidrón (Spain).\" Science 357.): .DOI: 10.1126/science.aan6463制版编辑：斯嘉丽丨本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用公众号、报刊等转载请联系授权知识分子为更好的智趣生活ID：The-Intellectual","updated":"T02:33:09.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":12,"likeCount":60,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"T10:33:09+08:00","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"url":"/p/","titleImage":"","summary":"","href":"/api/posts/","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":12,"likesCount":60},"":{"title":"永远的讲者——忆钟扬","author":"zhi-shi-fen-zi-68-1","content":"? 作者与钟扬老师在《饶议科学》新书发布会上谈笑风生。模糊的旧照，如今令人充满回忆撰文 | 吴家睿（中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员）知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual● ● ●钟扬离开了，永远地离开了！认识他的朋友、同事、学生和一切听过他的人突然意识到，再也听不到他的声音了！钟扬说，“教师是我最在意的身份”。的确，即使是要离开，他也是从去讲课的路上离去！的确，他是我认识的老师中最优秀的老师！一个好老师，一定充满智慧！钟扬不是简单地做一名生物学家，而是成为把科学与自然及人生的真谛都贯通了的智者。在他看来，“先锋者为成功者奠定了基础，它们在生命的高度上应该是一致的。这就是生长于珠穆朗玛峰的高山雪莲给我的人生启示”。在他看来，“不是杰出者才做梦，而是善梦者才杰出”。我忽发奇想，如果把钟扬的格言警句收集起来，编辑成为像《论语》一样的教材，一定会成为后来者的精神财富。一个好老师，一定表达幽默！钟扬的幽默早已植入他身体的每一个细胞，任何情况下的表达他都别有趣味。在一次西藏野外考察中，他与学生都出现了严重的高原反应，学生要把插在自己鼻中的氧气管拔出给老师用，他抓住学生的手，“别动，都这么大的人了，怎么这么不讲卫生，快点插回去”。他不仅给双胞胎孩子用植物命名，还别致地解释这种命名的意义，“一来花花草草多，植物志那么厚，想重名都难；二是不用动脑；再者，如果植物取名蔚然成风，会给分类学在社会上带来很大影响”。当我写到这里，即使是在这样一个悲伤的情景下，心里依然涌出暖暖的一丝笑意，就好似他没有离开，依然处在他的幽默“气场”下。我忽发奇想，如果让钟扬做一个“脱口秀”的主持人，他的收视率一定是中国第一。一个好老师，一定通俗易懂！钟扬是真正的科普大家，他能够让完全的外行很快捷、很轻松地就了解复杂的科学知识，甚至能够点燃这些普通人对科学的兴趣。更难得的是，他的科普讲话即使内行听起来也兴味盎然，听即有获。观者若有时间，值得去点开他在微信圈广为流传的微电影“播种未来”，更值得让你的孩子去学习他在《知识分子》组织的给小学生的科普节目“科学队长”的演讲音频。我忽发奇想，如果任命钟扬做自然博物馆的馆长，中国的科普事业一定会达到世界一流水平。假如时间可以倒流，历史可以重来，我希望钟扬只选择做一件事：讲！讲知识、讲故事、讲笑话！在单位讲、到全国讲、去世界讲！他在尘世驻留的53年里，只讲了他要讲的很小一部分。仅仅这一小部分就已经给了我们无尽的快乐。人应尽其才！钟扬，你的“讲”才远远没有得到充分的发挥！如果有一天我离开了，我一定要去找他，在挤满了仰慕者的大厅里，找一个小凳子静静地坐下，听他讲，听他永远讲下去！制版编辑： 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的专业术语，基本上就能对它有个大致的了解了：展示高价值：有房有车、展示生活。（甚至演化到抠豪车照片进行假装）进挪：不经意间肢体接触，以为下一步动作做准备。（如拉手，抚摸你头发）打压：否定她的价值，一方面掩藏自己的兴趣，一方面提升自己的价值。（如称赞一句女生指甲漂亮，但反问一句「是真的么」）惯例：一段故事、编造的对话、技巧展示、或是其它准备好的材料。用来开始、维持或推进和一个女人或她的团体的互动。（如：好朋友测验、演化瞬移、心灵感应游戏，开头写的售价29800的课程，其实就只是一个惯例库而已。）之所以说泡学开在错误的环境里，是因为以上种种套路，都是建立在本身就很暧昧的环境中——夜店。在中国，反而成为了学习恋爱的圣经，在各个男性论坛里如病毒般传播。PUA导师但丁在虎扑论坛的帖子，平均一篇浏览40w「内向」，这是 PUA 导师对他们学生的普遍的形容。再加上青少年期间对早恋问题的矫枉过正，很多人的确不知道如何与异性相处。这也是 PUA 能在各个男性论坛斩获大量「内向」学生的原因。他们深信着，只要用泡学的方法，他们也可以像他们一样，迅速变成「把妹高手」。本质上，这就是一种变相的成功学。一一些「内向」者想成为泡学那样的外向的狩猎者，而另一部分则选择了另一个极端：戒色。戒色吧，一个拥有300w 关注的贴吧。与其相似，且更为知名的另一个贴吧「戒撸吧」已经在几次风潮中被百度封杀。戒撸吧最早进入网友眼帘也是在几年前，人们发现大量视频（多为比较暴露的时评）下方，都会有他们的吧友留言，奉劝其他群众爱惜身体，不要进行手淫。留言大体如下：【每天都看一遍，加油！】你还想像以前一样越来越丑吗？你还想像以前一样只有170cm的身高吗？你还想像以前一样别人的话需要听两遍或多边才能听清吗？你还想像以前一样有时候看不清东西吗？……难道这些症状都比不上你那几秒钟来的快感吗？反正我不想。那就戒淫吧！～欢迎复制帮助更多的人～〖我发一千次，100个人听，10个人照做，一个人得利，我就高兴了。〗除了复制转发这样的「教义」，吧友还需要每天打卡，互相监督。甚至还做了专门的微信公众号，进行戒色打卡。戒撸吧最后都被视为某种意义上的邪教，因为宗教的一个非常重要的特征，他们已经充分具备了，那就是「仪式」。戒色吧的微信公众号服务仪式的作用，一方面是一个界限，另一方面也是参与者自身身份改变的标志（你每天戒撸打卡，你就是我们戒撸吧的一员）。一般而言，仪式的特征有：反复——每天打卡；独特的行为——长时间戒色；集体行为——贴吧、群打卡；情感渲染——发戒撸日记，大家来点赞……其实戒撸的初衷是很好理解的，网络的发达，使得诱惑物品的获取难度大大降低。但是戒撸吧最终却走向了一个极端，那里的人们把自己所有的不幸都归结为撸、色。而不愿意去相信，自己的不成功是自己不够努力，不自信就是自己能力不足……而手淫，就成为这一切失败的背锅者。一群病态的人背后，一般都是一个病态的社会。目前的中国世相，和上个世纪的泡沫经济中的日本很像，如果硬要说一个核心，那就是「急功近利」。就像最近的世纪佳缘骗婚事件，我第一个想到的是1989年杉并资产家老妇杀人事件，当然性质上，日本的那个更加恶劣。冈下香与情妇共谋，接近东京都杉并区的独居老妇，藉由与其长女假结婚（与另一个男共犯结婚），及伪造文书等方法诈取其名下土地，获利2亿800万日圆，事后冈下香绞杀老妇灭口，并枪杀男性共犯，斩首后弃尸于溪谷中。作为案件的背景，那时日本房地产也是如现在的中国一样奇幻。从1985年底到1990年初，短短四年多时间，日本城市地价增长了200%。1990年，仅东京都的地价就相当于美国全国的土地价格，而美国的面积则是东京的1.5万倍。普通人想在东京买房，不吃不喝也要干几十年。相应地，资本的泡沫也渗透到恋爱中，恋爱资本主义极大盛行。在这里顺带介绍一下「恋爱资本主义」，因为前面说的泡学也好、戒撸也好，正是对恋爱资本主义的一种服从或抵抗。在高度发达的资本主义社会，尤其是性解放风潮之后，帅哥美女进一步地主宰了“恋爱”这一概念，并且成为了商品化恋爱的主体。在这一认同前提下，伴随着女权主义的思想风潮和父权社会的合法性崩塌，结果女性更有自由权和主导权选择最有未来生存保障优势的男性成为伴侣，而一面倒地排斥社会最底层弱势群体的屌丝男。男性想要娶到未来的妻子，就会背负巨大的经济压力，其讨好取悦女友的方式也变成了消费模式。恋爱资本主义，几乎完美套用到翟欣欣骗婚事件中。当然并不是说现在所有女性都是这种恋爱资本主义，但不可否认的是，泡学也好、翟欣欣也好，都是植根于已经发萌的土壤之中。如果说泡学是迎合，那戒撸则是另一个极端。但可以想象的是，在这波未破的泡沫中，想必会有更多奇幻的现象、事件一个个地发生。本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用公众号、报刊等转载请联系授权知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual","updated":"T13:41:33.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":21,"likeCount":119,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"T21:41:33+08:00","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"url":"/p/","titleImage":"","summary":"","href":"/api/posts/","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":21,"likesCount":119},"":{"title":"留学博士三年毕业，他们却从不熬夜","author":"zhi-shi-fen-zi-68-1","content":"夫人说在夫人曾经的推送《“写写写”的心得分享》中，钱岳博士撰文讲述了如何成为一个高效的写作者，收获了很好的读者反馈。在我构思本期推送内容时，钱岳博士建议我谈谈自己如何做到四年读完博士的。其实我四年读完博士并不算什么了不起的成就，和我一年毕业的校友中，有三位只用了三年时间就完成了学业，其中两位还在博士期间分别去了剑桥大学和耶鲁大学访学。现在这三位同学都已在国内知名高校或研究机构就职，这一期缪斯夫人里，我分别采访了这三位同学，请他们分享自己在博士阶段的生活细节，供读者参考。需要说明的是，博士阶段的学业规划与很多因素有关，三年博士毕业并不适用于所有学科，也不适用于所有人。能否在短时间内取得博士学位与一个人的优秀程度也不完全相关。我很欣赏的一位传播学者 Jeong-Nam Kim，他的博士学习阶段就长达九年，九年间他修读了三倍于规定学分的课程，对相关学科理论及质化量化方法建立了深刻理解，在我看来也是很好的学习安排。这篇文章的目的仅仅是展示一种完成博士学业的方式，希望能对一部分计划快速完成学业的同学有些启发。采访 | 吴舫知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual三年毕业是目标明确还是顺其自然？黄博士：按时毕业是属于我计划之中的事，因为从最实际的角度来说，过了三年正常学制，我们就没有奖学金和宿舍了。所以我当时主要是从现实的角度考虑，想要三年毕业。除了现实的压力之外，我也认为，人都是有惰性的，如果一直给自己延长期限，很容易无限制地拖下去。如果当时我给自己三年半或者四年的时间，我觉得我很可能会越拖越久。孙博士：按时毕业是我计划中的事，我在开学第一天和导师聊天时就说我要三年毕业。我也没什么特别的动力，我没什么拖延症，觉得这好像也不是不能实现的目标，只要努力一下就可以，那就试试看咯。李博士：按时毕业肯定不是计划中的事情啊，主要是受到了同侪压力。我从美国访学回来，意识到如果不能按时毕业，很可能要耽误一年半才能工作（包括办学位认证的时间），这个时间太久了，所以决定还是越早毕业越好。我按时毕业有一些运气成分吧，我的两个导师都很给力，我基本上是压着最后一天交的终稿，答辩时间本来要超过规定时间，但是学院给了延期。我能赶上毕业主要是因为导师对我论文的回馈和修改非常迅速及时，也是帮我助推了一下。还有一个很重要的点，我们学校允许用中文写论文，我选择用中文写论文，基本上不存在语言问题，所以写作速度也会快一些。在试图三年毕业的过程中遇到过什么挑战？黄博士：我觉得最大的挑战还是来自博士论文。在毕业论文的写作过程中，常常遇到一些意想不到的瓶颈，虽然可以和导师聊，但是涉及到具体操作的问题还是需要自己解决。如果在这个过程中一时找不到可行的解决方案，人就会变得特别焦虑，因为这直接关系到我是否能够按时毕业。还有一个经常遇到的问题是心理障碍吧，我觉得每个人都会有。在写博士论文的那段时间，我几乎每天上午下午都在写论文，所以每天长时间的高强度做一件事情，持续一段时间之后就会觉得特别厌烦。每当产生这种厌烦情绪时，我就要拼命跟自己作斗争，要拼命劝服自己再静下心来继续写论文。孙博士：有啊，选题定不下来。我导师主要做信息传播技术和劳工研究，我一开始对劳工没什么兴趣，并不想写，但我对信息传播技术很感兴趣，我意识到我需要选一个自己的导师能够指导的题目，我就把自己的兴趣和导师的兴趣做了一个交叉，最后决定研究码农。还有就是我英语不好，写东西不地道，导师会说我，我晚上也会哭。我觉得这个问题每个人都会遇到，只是我的问题严峻一点。我的导师经常批评我英语不地道，因为他的英语非常好，于是我就练咯。我有个本子，我会把好的句子抄下来，看人家是怎么写的，加上出国交流开会什么的，英语水平还是提高了很多。李博士：最大的挑战应该还是如何在有限的时间内完成一篇质量比较高的论文。我从美国访学回来差不多已经写了十几万字，但是我想把在广州做的田野那部分加进来，所以回来之后又用了两个月把约五万字的那一章写出来了。但是后来由于时间有限，加上数据连贯性的问题，导师说或者拿掉这一章，或者花更多的时间修改，我为了按时毕业，就把这一章拿掉了。时间管理：你典型的一天是怎样呢？黄博士：现在回想我当时的生活状态就是老年人的作息。每个人的情况可能不太一样，对于我来说，效率比较高的时间是上午半天，下午半天相对而言效率会低一点，晚上我是没办法做事情的。所以，我写博士论文的一天一般是这样安排的，我上午起得比较早，这样可以保证至少有三个小时的有效写作时间，其中当然也包括思考的时间，中午我会稍微休息一下，下午大概是两个半到三个小时工作时间，我通常会看看心情和状态（来安排时间），如果下午的状态还不错的话，可能会继续写论文，但是如果状态不是特别好，比如说脑子不是特别清楚的时候，我会做一些TA或者RA的工作。下午三小时工作之后，我回去海边跑步一小时，跑完步会吃晚饭，晚饭后基本就是放松时间了，然后十一点左右睡觉。到了写博士论文最后冲刺的那一段时间，我起得特别早，我平常七点起床，但是那一段时间为了把上午有效率的工作时间拉长，我会六点就起床，然后直接在宿舍写一个小时左右再出门去图书馆继续写。孙博士：我觉得时间观念因人而异，我比较喜欢有条理的生活。我经常被大家称作一个老人，因为我并不熬夜，我博士这三年基本上一天夜都没有熬过。我生活非常规律，晚上十一点半睡觉，早晨六点半到七点起床，起床后做半小时到一小时瑜伽，没有课的话我会去图书馆，中午饭后午休一小时，然后赶两点的班车去图书馆，学习到五六点，之后我一般会去操场跑十圈，然后吃晚饭。饭后一般会干点活（TA或者RA工作），没有活就看美剧，或者看看书，整理一下笔记，十点半跟男朋友聊天一小时，然后睡觉。不过这说的是我没有课的时候，我有课的时候还是蛮惨的，我这人性格有点“贪婪”，我修了很多课，同时还在学西班牙语，有时候两门课间隔十分钟，我要从山腰的教室赶到山顶，经常很狼狈。需要补充的是，我的论文一大半是在英国写完的，我在那边住宿条件非常好，那个hall很漂亮，非常安静，那时候脑子里想的真的只有论文这件事情，没有杂念，那段时间我的写作效率非常高。李博士：我觉得我按时毕业这件事可能和时间管理没有什么关系，这一点和孙博士不太一样。我能按时毕业主要得益于在美国访学的三个月时间。我在耶鲁三个月，耶鲁的图书馆给了我很大帮助。我的研究是关于精神疾病和精神健康这一专业话语的形成，大量依赖历史的资料。耶鲁这方面的馆藏丰富，我能够快速找到这些资料，然后把它们变成我的数据。还有就是，在耶鲁那三个月确实比较能静下心来写论文，我那三个月写出了差不多十万字。其实我真正写论文的时间主要就是在美国的三个月。我每天早上起床，坐班车去图书馆写论文，中午在图书馆门口的手推车上买一个快餐，吃完就回到图书馆继续写论文，六七点左右坐班车回家，然后去游泳或者打篮球。博士期间有没有比较遗憾的事呢？黄博士：我觉得博士期间最大的遗憾就是没有利用国际会议的机会去好好地走走看看。我记得最让我心痛的就是去年的国际传播学会，我当时机票都买好了，本来是想去开会顺便玩几天，可是当时正好毕业论文的进度卡住了，正好卡在开会那几天，加上那几天日本有地震，我想来想去还是放弃了这个机会，还白白浪费了往返机票。孙博士：我其实本来觉得自己是一个挺综合的人，并不一定要做学术，做其他事应该也不错。我觉得遗憾的是，我把大部分时间都献给了学术，其他方面并没有做到让我自己满意。比方说，我可能很喜欢画画，但我就再也没有画过。我除了学术之外的其他方面就再也没有得到发展。李博士：我在毕业之前一直在赶工（毕业论文），所以我基本荒废了求职，我毕业之后又花了近一年时间找工作，这个时间很长，以至于我一度觉得还不如不按时毕业，先把工作定下来再去论文答辩，这样能够更快地衔接，更好地过渡。另外，其实这么短的时间毕业，如果想在学术界工作，论文成果很可能是有问题的（不够多），所以我并不建议每个人都要按时毕业，一定要根据自己的情况适当调整。按时毕业这件事我并不觉得有什么好骄傲的。排遣压力的方式？黄博士：我在写论文的过程中遇到过一些困难，当时甚至萌生了想要三年半毕业这个念头，但是后来还是咬紧牙关，很幸运地按时毕业了。我觉得派遣压力的方式有很多，第一个是定期做运动，第二个是社会支持，比如跟家人朋友聊聊天，这也是很好的解压方法。我当时是和好几个人一起（约在图书馆）写论文，大家处在同样的阶段，对彼此的状态可以感同身受，如果其中一个人遇到一些困难，也可以得到其他人的安慰。还有就是，我当时周一到周六好好干活，周日无论如何都要让自己放松，清空一下。基本上周日我都是不写论文的，会出去玩一天，或者做一些让自己轻松的事，这样可以形成一个节奏，觉得生活有盼头，不会出现“从今天一直写到年底”的黑暗感。孙博士：我压力特别大的时候，有时夜里醒来会非常想哭，我就会让自己哭一会儿，然后就想，这是我自己选的路，死也要走完，这样也就坚持下来了。其实我真的并没有觉得我有多大压力，不过压力还是会有，我排遣压力的第一个方法是写日记，虽然后来慢慢变成周记和月记，但我还是会写。第二个就是经常做运动，这也是一个方式。还有就是男朋友的支持也很重要，我不开心的事都会告诉他。如果有同学想按时毕业，你会给他们什么建议？黄博士：正式进入博士论文写作阶段时，一定要把写论文当成一种习惯，或者说把它日常为一种惯例，哪怕有一天在忙别的事情，也要抽出时间写个三四百字，哪怕只写一百字，也比一个字都不写会好很多。形成这种惯性还是很重要的。当然，还需要有一个合理的计划安排，需要设置长期的目标，也要有一个中期的可见的目标，这个计划可以相对于灵活，这样执行起来就不会那么揪心。还有就是一定要劳逸结合。因为读博和做研究都是持久战，就像长跑一样。我觉得如果学弟学妹有兴趣的话，可以尝试一下长跑这个运动，长跑可以放松学习压力，锻炼身体，增强体质，但更重要的是，经常长跑的人对长跑的过程会有所领悟，这些领悟对读博士的过程乃至竟做研究都会有所启发。孙博士：我的建议好像也没有什么用，我觉得重要的就是看你是不是想三年毕业，如果想，那就把时间规划好。很多人可能非常天马行空，很聪明，他们不想考虑太多，只想边走边看。但是我觉得，其实稍微想一下要不要做一个长远的规划，其实也挺好的，这样你不至于脚步凌乱匆忙。短期毕业其实并不是一个非常宏大的目标，也不是一个了不起的成就，我觉得它就是你每天做的事情。只要踏踏实实把你每天该做好的事情做好，那么实现这个目标真的不需要费太大力气。李博士：其实不管几年毕业压力都很大，我觉得能不能按时毕业不仅靠勤奋，也要靠一些运气吧，包括导师的指导和监督，他能不能看过你的草稿之后及时给你反馈，及时指出问题让你高效地修改。本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用公众号、报刊等转载请联系授权知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual","updated":"T13:58:43.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":8,"likeCount":73,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"T21:58:43+08:00","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"url":"/p/","titleImage":"","summary":"","href":"/api/posts/","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":8,"likesCount":73},"":{"title":"杀死疟原虫的新方法：居然是细菌！","author":"zhi-shi-fen-zi-68-1","content":"中科院上海植生生态所等发现能在按蚊中进行持续跨代传播的新共生细菌，能高效驱动抗疟效应分子快速散播到整个蚊群中，使按蚊成为无效的疟疾媒介，实现从源头上阻断疟疾传播。图片由中科院上海植生生态所提供。撰文 | 陈晓雪责编 | 李晓明知识分子为更好的智趣生活ID：The-Intellectual作为一种古老的疾病，疟疾已经有几千年的历史。即使是在21世纪的今天，包括非洲、东南亚、拉丁美洲以及中东地区的近百个国家和地区受到疟疾的影响。根据世界卫生组织2016年12月公布的最新估算数据，2015年全球有2.12亿起疟疾病例，42.9万人死亡。疟疾由一种叫做疟原虫的单细胞寄生引发，这些寄生虫通过受感染的雌性疟蚊（Anopheles）叮咬传至人类。因此，对疟蚊的控制被认为是预防疟疾的重要手段。目前，人们主要通过化学杀虫剂杀死疟蚊。但是，化学杀虫剂虽然见效快，但效果不持久，而且在经过多年使用后，蚊虫已产生了广泛的抗药性。随着分子生物学和基因工程技术的发展，通过对蚊子的遗传控制和共生微生物控制，使疟蚊失去传播疟疾的能力，成为人们研究的热点之一。最近，中科院上海植物生理生态研究所王四宝研究组与美国约翰霍普金斯大学的合作者首次确认了一种名叫沙雷氏菌属（Serratia）的新菌株AS1可以有效地杀死寄生在蚊子身上的疟原虫。这种细菌不仅能稳定地定殖在疟蚊中肠、雌蚊卵巢和雄蚊附腺，并且产生增殖，还可通过交配由雄蚊传递给雌蚊，也能通过雌蚊产卵传递给后代幼虫。此外，研究人员经过一年的努力，成功地通过基因工程构建出能同时分泌表达5个具有不同作用机制的抗疟基因的菌株，能够有效减少92-93%的疟原虫卵囊，抑制蚊子感染疟原虫。北京时间9月29日凌晨2时，《科学》（Science）在线发表了这一研究。“这篇Science文章从传播媒介入手，从传播阻断的角度入手，这是一种新型而有趣的策略，”同济大学医学院疟疾研究课题组组长张青锋教授评论说，“该研究不仅为人类从源头上阻止疟疾传播提供一个有应用前景的新方法，也为人类防控其它蚊媒传染病提供了新的思路。”美国德克萨斯大学医学分部病理学系助理教授Grant L. Hughes也对这一研究给予了肯定。“这项研究非常重要，因为它表明与蚊子肠道相关的细菌可以通过垂直和性传播的方式在蚊子群体之间传播。”Hughes说，以前有很多工作发现了能干扰蚊子体中病原体的蛋白质，“结合这些新的发现，意味着这种干预策略对于进一步研究控制疟疾来说是一种有效而有前景的方法”。有趣的是，能够杀死疟原虫的沙雷氏菌属的新菌株AS1是王四宝和同事从蚊子的卵巢中分离出来的，而人们一般认为蚊子的卵巢中不存在细菌。2012年加入中科院上海植物生理生态研究所之前，王四宝曾在约翰·霍普金斯大学公共卫生学院疟疾研究所研究蚊子肠道微生物与疟原虫的关系。他发现，疟原虫在进入蚊子的肠腔而未进入肠道细胞前是最薄弱的时候。“有一万个疟原虫通过吸血到蚊子的肠腔里面，最后一般是有5个左右能够成功地发育到进入肠道细胞的阶段，很多被杀死了”，王四宝介绍说。根据这个原理，王四宝认为，如果能够运用生物工程的方法对蚊子肠道细菌进行改良，使得它来表达一些能够杀死疟原虫的小肽或蛋白，就可以特异性地杀灭蚊子肠道里的疟原虫。如何将抗疟细菌引入到整个疟蚊种群？这是一个充满挑战的问题。在过去的很多文献报道中，很多昆虫可以将一些细菌、真菌通过产卵进行垂直传播。“如果我们能够得到一株细菌，它不仅能够在肠道里面稳定地定殖，同时能够随着蚊子的产卵进行垂直传播，那所有的问题都解决了。”王四宝说。2012年下半年，在解剖一只蚊子的卵巢时，王四宝突然发现显微镜下蚊子的卵巢的表面好像有东西在游动。他和同事大吃一惊。当他们把显微镜的倍数放大：原来是细菌！当然，发现细菌只是研究的开始。把这株沙雷氏菌属细菌AS1分离之后，通过糖水喂养蚊子，王四宝和同事发现，这个细菌能够稳定地定殖在肠道里，并且在蚊子吸血24小时后有200倍的增殖。同时，他们发现细菌能够突破肠道的屏障，转移到蚊子的血腔之中，从而定殖在蚊子卵巢里。“蚊子产卵的时候细菌就会附着在卵壳的表面，只要带沙雷氏菌属细菌AS1的蚊子把卵产在水沟，这个卵的表面携带的细菌就会在水体里面繁殖，其他的雌蚊把这个卵产在这个小水沟里面，它的下一代所有的幼虫都能够获得我们的这个细菌。”王四宝说。随后，他们又确认了这种细菌可以附着在雄蚊的附腺部位，“这样的话它通过交配，通过精液可以传递给雌蚊”。而当雄蚊和雌蚊交配后，下一代所有的幼虫和成虫都能够感染这个细菌，连续饲养三代也是同样的结果。为了增强AS1抗疟的效果，研究人