人类能够控制自己的寿命吗
一、人类自然寿命有多长
早期生物学家已经揭露的事实：每一种细胞的寿命都有一定限度，在人工培养条件下，接近这个限度时，哪怕用最好的培养方法都拯救不了既定的命运，必然趋于死亡。解剖学教授伦纳德&海弗利克认定：人体的成纤维细胞最多只能分裂繁殖50次，按照分裂一次间隔2.4年计算，人类的寿命极限为120岁。这就是著名的“海弗利克”极限。
二、影响人体衰老的原因是什么
人体的所有器官和组织都是由细胞组成的，组成器官和组织的细胞有两大类，即干细胞和非干细胞。人体衰老正是由细胞特别是干细胞衰老引起的。科学家们对人体细胞衰老的机理提出了“程序假说”和“错误积累假说”。
（1）、“程序假说”：人类的细胞并不能无限制地重复分裂，在分裂50次后便会停止。细胞不再继续分裂的机体组织，便呈现出衰老和机能低下的状态。为什么会这样呢？因为随着细胞不断分裂，染色体复制次数增加，端粒DNA
序列进行性缩短。故粒端长度决定了细胞寿命，至一定长度时，细胞停止分化，并出现程序性死亡 。
（2）、“错误积累假说”：细胞分裂的时候，DNA被复制，但是由于X射线、紫外线、活性氧、有害物质的损害，DNA会发生异常变化，于是DNA在复制过程中就会产生错误。随着错误的积累，生成了异常蛋白质，细胞机能变得低下，于是细胞便不能继续分裂，呈现出了衰老迹象。
三、控制人体衰老的思路与探索
早在1885年科学家瑞拉波尔（Rabl）首先观察到染色体上所有的末端都处于细胞核的一侧。接着1930年两位著名的遗传学家克林托克（McClintock
）和缪勒尔（Muller HJ），又发现了染色体的末端可维持染色体的稳定性和完整性，并将它定义为“端粒”。
1966年，科学家海弗利克（Hayflick）反复思索了一个问题：为什么细胞的分裂次数会受到限制呢？于是他猜测细胞内有一个限制细胞分裂次数的“钟”。后来，他通过细胞核移植实验发现，这种“钟”就在细胞核的染色体上。现在已经知道细胞每分裂一次，端粒就会短一些，至一定长度时，细胞就会死亡。因此端粒的长度决定了细胞的寿命，故而被称为“生命的时钟”。
经实验证实：端粒酶处于休眠状态时，细胞每分裂一次，端粒就短一些，最终失去类似于鞋带末端的固定作用，致使基因不稳定、细胞死亡。在胚胎干细胞等频繁分裂的细胞内，端粒酶处于活跃状态。在正常成年人的几乎所有细胞中，端粒酶转为休眠状态。
端粒学说已经可以清晰地解释人的衰老现象，我们只要设法使已衰老的人体内各种干细胞的端粒长度恢复或接近到年轻时的水平，人类就有可能实现寿终正结的目标。
四、人类延年益寿的目标将成为现实
人世间没有长生不老的秘方和灵丹妙药，有生必有死，这是一种不可抗拒的自然规律。随着现代遗传学、分子生物学、细胞生物学等边缘学科的飞速发展，人们对衰老的机理有了深层次的认识，控制人体衰老进程，实现延年益寿绝不是违背自然规律的幻想。
1985年，科学家伊丽莎白&布莱克本（EH&Blackburn）发现将一段单链的末端寡聚核苷酸加至四膜虫的提取物中后，端粒的长度延长了，这就说明了确实有一种特殊的“酶”存在，并将它命名为“端粒酶”（telomerase）。接着到1989年耶鲁大学科学家摩尔荣（Morin），在人的宫颈癌细胞中也发现了“端粒酶”。
2008年8月马德里西班牙国立癌症研究中心的科学家通过老鼠试验取得了一项重大突破，该技术是将三种基因的备用复制基因植入老鼠的干细胞里，这三种基因分别被称作端粒酶、p53和p16，是已知的非常重要的长寿和抗癌基因。将复制基因植入干细胞里之所以可以改善身体功能，是因为它们产生了更多的蛋白质，让它们变得更加活跃。因此，老鼠的寿命延长了45%，而且一生未患癌症。而通常情况下，老鼠的平均寿命是3年。这些研究人员培育的“超级老鼠”可以活4年半左右。
参加该项研究的人员深信，人类最近在20年内，便可以利用这项技术延长寿命，因为相关的基因在老鼠和人体内都自然存在，而且扮演着类似的角色。将来有一天，大家都会从这项重大突破中受益，人类不再遭受重病威胁，寿命更长，生活更健康。
首席研究员马丽亚·布拉斯科是西班牙一名著名科学家，他说：“永葆青春‘不老神药’现在已经不是一个不切实际的梦想了。这项发现让人类活到125岁成为可能。”
英国著名遗传学家奥布里·格雷将这一发现称之为科学家付出多年努力才实现的“惊人突破”。他说：“让这条消息变成一项重大事件的原因是，这是科学家第一次通过控制癌症和衰老之间的相互影响，成功地延长哺乳动物的寿命。”
2008年８月３１日，威斯塔研究所伊曼纽尔&斯柯达雷克斯小组利用Ｘ射线晶体结构分析法，成功破译了端粒酶活性区的三维立体结构。并重点研究了端粒酶逆转录酶蛋白（TERT）亚单位结构。它是一个环状结构，在外形上与HIV病毒中的逆转录酶相似。斯柯达雷克斯表示，这种相似并非巧合，表明了一种共同的进化起源，这将有助于改进抗HIV药物以在癌细胞中抑制端粒酶活性。另外，了解了TERT区域的结构，就使破译该酶的运作机理成为了可能。这是第一次了解到在初始端粒复制中，端粒酶是怎样在染色体末端进行组装的。由于端粒酶掌管着几乎所有人体癌细胞的“免死金牌”，并且控制着人体细胞的衰老过程。因此这项成果为研发新型抗癌药物开辟了新途径，也是基础癌症生物学的一项重大突破！
经实验证实：端粒酶处于休眠状态时，细胞每分裂一次，端粒就短一些，最终失去类似于鞋带末端的固定作用，致使基因不稳定、细胞死亡。在胚胎干细胞等频繁分裂的细胞内，端粒酶处于活跃状态。在正常成年人的几乎所有细胞中，端粒酶转为休眠状态。
不过，癌细胞通常能获得重新激活端粒酶的能力。“睡醒”后的端粒酶允许癌细胞无限复制，继而出现癌症的典型特征，即癌细胞“永生不死”。端粒酶与９０％的人体肿瘤相关。
2000年当人类基因组草图完成之时，科学家就曾断言，只要破解了人类基因这本“天书”，就一定能找到长寿基因，每个人长命百岁就不会是梦想了。综上所述，人类延缓衰老、安享天年的目标一定能实现。
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光子晶体的研究进展
【摘要】：正人类对半导体材料电性能的认识,催生了对电子运动的控制,将人类带入了计算机和信息社会．对合金和陶瓷的电气性能的研究,发现了高温超导现象．基于相同的目的,人类在材料光学性能的研究中,提出了相似的问题；材料的自发辐射是否可以控制?从而催生了光子晶体的概念。
【作者单位】：
【分类号】：O73;O471【正文快照】：
人类对半导体材料电性能的认识，催生了对电子运动的控制，将人类带入了计算机和信息社会.对合金 和陶瓷的电气性能的研究，发现了高温超导现象.基于相同的目的，人类在材料光学性能的研究中，提出了相 似的问题:材料的自发辐射是否可以控制?从而催生了光子晶体的概念. 光子
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果壳网专访维姆·诺度因：微观世界的晶体“花农”
晶体 什么是晶体
晶体和非晶体的区别 晶体有哪些
花卉 花朵 鲜花
本文作者:akprussia
从自然界的生物矿化中得到启示，科学家们在实验室中得到了微米级别的、形状如花一般的晶体。借鉴自然界中硅藻和鲍鱼壳的形成过程，来自哈佛大学的晶体生长研究科学家维姆·诺度因（Wim Noorduin）及其团队改进了实验室中晶体生长的方法——通过改变溶液的温度、酸碱度以及二氧化碳的浓度，实现晶体生长过程的可控。
一切复杂源于简单，自然界中的无机矿物质与有机分子的相互作用可以生成层次分明的高功能化材料，实验室中晶体的“花瓶、茎叶和花朵”也由此而生。
诺度因得到的第一朵晶体花。图片来源：Noorduin et al.
从自然界中获取灵感
“晶体玫瑰的最初创意来自于我当时读的一本书，菲利普·鲍尔（Philip Ball）的《自然界中的图案生成》（Pattern Formation in Nature）。”诺度因告诉果壳网，“这本书描述了自然系统和人工系统中图案可以怎样生成，以及敏感的环境如何控制图案的生成。书中这些图案形成的过程让我开始思考：是否存在这样一种系统，可以把图案冻结成固态的，并且图案在生长过程中保持可控？”
菲利普·鲍尔的这本书激发了诺度因尝试制作晶体花卉的灵感。图片来源：
“在自己一手创造的微观世界里畅游并陶醉在其中是非常有趣的经历！”诺度因告诉果壳网，“一开始我主要是想找到控制不同微观形状形成的方法。然而，当我掌握了构建不同形状和图案库的方法之后，我就对构建出更多既复杂又好看的形状完全上瘾了。”
如何制造一朵晶体花
怎么才能做出一朵漂亮的晶体花？你所需要的原料仅仅是一烧杯氯化钡和硅酸钠的水溶液。将“花圃”——一张平坦的小片放入溶液中，充入二氧化碳，再小心地调整反应温度，你的小花就可以在“花圃”上生长。
晶体花卉制备原理图。图片来源：Elias Vlieg.（2013）Science
在溶液的酸碱度（pH值）在8到12之间变化时，二氧化硅和碳酸钡固体的沉淀情况会发生如下变化：
可控的晶体生长机理与三种基本结晶模式示意图。Noorduin et al.（2013）Science
所有的晶体生长都从碳酸钡成核开始，这个过程会使pH降低。从高pH值的溶液开始，不断注入二氧化碳，会发生以下反应：
Ba2+ + CO2 + H2O → BaCO3 + 2H+
释放的氢离子会不断降低生长前端的pH，直到进入可析出二氧化硅晶体的pH范围时，发生反应：
SiO32–+2H+→SiO2+H2O
因此，阶段①实现的是碳酸钡和二氧化硅的共沉淀。此阶段中，在本体溶液pH较高时，碳酸钡晶体生长得最好；在低pH的地方，晶体生长会被二氧化硅沉淀抑制。根据成核密度的不同，会生成三种不同的基态形状。成核密度低的地方形成半球形，成核密度高的地方形成茎干形和锥形。高pH处晶体周围的扩散域会控制其形状。
随着CO2的充入，本体溶液的pH逐渐降低。当溶液低于二氧化硅生成的最佳pH，但仍高于SiO2析出所需的pH（pHSiO2）时，注入pH大于pHSiO2的本体溶液会促进二氧化硅的形成，抑制碳酸钡晶体生长。为了保持生长前沿的低pH，阶段②中碳酸钡晶体倾向于沿着界面或蜷曲生长。最后，当pH低于pHSiO2（阶段③），二氧化硅逐渐停止析出，碳酸钡晶体得以正常生长。
电镜下的花园
电子扫描显微镜（SEM，scanning electron microscopy）的观测结果显示，晶体花的“花瓣”有1μm厚。研究者发现，二氧化碳的注入可以增加碳酸钡沉淀的量，因此在晶体生长过程中， 可以通过二氧化碳的增加和减少来调节“花瓣”的厚度。除此之外，降低温度与增加二氧化碳有同样的功效。晶体的厚度还可以通过溶液中盐的浓度来调节（比如增加氯化钠可以促进二氧化硅沉淀生成）却不影响原有碳酸钡晶体的结构。了解到“开花”和“卷曲”背后的化学机制，研究人员便可通过控制改变不同参数，得到想要的结构。
首先，研究者要先构造出珊瑚状的“花基”。图片来源：Noorduin et al.
然后，研究者调整反应条件，在“花基”的空隙出析出“花茎”。图片来源：Noorduin et al.
随着“花茎”晶体不断析出，研究者再次调节反应条件，将其塑造成花朵的形状。图片来源：Noorduin et al.
看似简单的机制与模式叠加，便可以创造出精美绝伦的微观世界。然而，晶体玫瑰的诞生过程却波折重重。“从一开始的灵光闪现到最后的论文发表，我与他的同事花了三年多的时间，经历了1000多次的实验。”诺度因告诉果壳网，“虽然我们很快就已经有了理论假设，但要确定这些机制的细节以及它们是否可以完全控制试验却要花费数年时间。”
诺度因回忆，当时一个巨大的挑战在于这些化学反应对于条件的改变非常敏感，他们调整了实验条件后往往很难搞清楚究竟发生了什么。“比如，只是打开通风橱这一简单动作，很可能就已经剧烈地改变了晶体结构。”诺度因说，“鉴于晶体对实验条件高度敏感，我花费了好长时间才能学会控制这些反应，并利用这种敏感性来塑造这些结构。”另一个挑战则是要完善大量“种植”这种微观结构的技术。“当我开始建立这些分层结构时，我必须要使晶体的结构达到最优，这样这些结构才不至于在实验过程中被破坏或者倾倒。”
极客的浪漫情怀
“用节奏鲜明的图案书写信息，培养像郁金香一样的结构，或者精确地在‘花瓶’里生成‘花茎’来造一束花，我想发掘所有可能性。因为你能同时种植数以千计的花，那感觉真的有点像畅游在异域的珊瑚礁上一般。”
诺度因表示，这几年自己已经制造并拍下了数千张晶体玫瑰的照片。“我会挑一些最好看的图片，对图中的结构进行上色，然后把它们送给我的女朋友。”他说。
可以想象，在收到这些微观鲜花的照片时，诺度因的女朋友该有多么惊喜。
图片来源：Noorduin et al.
图片来源：Noorduin et al.
图片来源：Noorduin et al.
图片来源：Noorduin et al.
图片来源：Noorduin et al.
一年前，凭着这种惊艳的技艺，诺度因和他的同事们在《科学》上发表了论文。目前，诺度因与他的同事正再接再厉，致力于开发一个模拟晶体生长的数学模型，并揭示在晶体生长过程中的一些细节。
“基于我们对于晶体生长机理的理解，我们确实可以通过调整实验条件，确定地得到我们想要的结构。为了能够得到多步生成、可不断控制的复杂结构，我们必须优化实验中的每一个独立的步骤。”诺度因指出，要想做出经历多个步骤才能成型的结构，他们得精益求精地完善每一个步骤的操作。“现在能做到什么程度还不确定。我们仍在探索用这种方法可以制备多少更精致的形状，同时也在探索创造更加复杂结构的新方法。”他说。
虽然诺度因在实验中采用碳酸钙和碳酸钡作为模式系统，但是以上提到的设计策略也可以应用于其他化合物。诺度因的团队正在拓宽可使用的材料种类，并在研发可以更好地控制晶体形状的技术。诺度因对果壳网说：“这种越来越精湛的微观结构构建技术可能贴近许多实际应用对条件控制的需求，比如光学材料、催化剂等等的制备。”
图片来源：Noorduin et al.
文章题图：Noorduin et al.
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论假彩色的重要性……
没人觉得主要是上色的功劳么……
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全部评论(23)
沙发，美Cry
为啥那么好看...
论假彩色的重要性……
勘查技术与工程专业，编程爱好者
厨房生物DIYer
想做一个，但想送的人不知还愿不愿收。
唉……想当年nano极盛之时，随便长出个球/柱/管/etc都能发Nature/Science……
多少钱一朵~哈哈哈
没人觉得主要是上色的功劳么……
长成有序的阵列应该会更好看吧
不能捧在手里的花都是废物！！！
染色之前难看死...
参加过微结构摄影大赛，就知道这主要靠ps。
这可以算纳米机器人基础技术么。。
花瓣、花茎都是扁平状的，不好看！
不染色的时候跟冰火片头似的~
实验让你眼见为实～
食品科学硕士，果壳网编辑
假彩色，真相没那么美......
怪不得forever alone来自
有木有在办公室业余时间对着电脑无聊的工薪族？在家带孩子的宝妈？在学校的学生？在家的宅男宅女？做份兼职怎么样，我们有四种方案供选择，日赚40～ 150多劳多得，工资当天结算，只要你有手机/电脑，每天只需在线1～ 3小时，了解下也不是什么坏事，心动不如行动，联系QQ：.觉得是骗人的就不用加滚远点，非诚勿扰！来自
楼主快更算命大数据啊啊啊来自
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人类能控制天气吗
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我觉得不能,因为天气有很多种因素形成的,其中包括地理学,地质学等等,人类是依赖着大自然而生存,大自然可以给与我们毁灭性的打击,我们无法控制天气,大自然所存在的力量不比我们人类差.即使人会人工降雨,这也是极为不全面的,这是我的个人看法.
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