《风味人间》背后:灰碱棕为什么是金黄色?

在《风味人间》的第二集《落地生根》中,拍摄了“灰碱粽”。片中的农民把砍来的树枝烧成灰,用水溶解,反复过滤得到“灰碱水”。用灰碱水把糯米浸泡过夜,在包粽子,就得到了灰碱粽。

灰碱粽(《风味人间》截图)

灰碱粽(《风味人间》截图)

片子中对灰碱粽的描述是“谷壳般金黄的色泽”。

碱粽(《风味人间》截图)

碱粽(《风味人间》截图)

我们知道糯米是白色的。如果不加调料,也不加其他有色的食材,那么“清水白粽子”是白色的。

水白粽子(图片来自于网络)

水白粽子(图片来自于网络)

灰碱粽也没有加调料和有色食材,只是用灰碱水浸泡了糯米,为什么就变成了金黄色呢?

树枝中主要有木质素等有机物,经过燃烧变成二氧化套和水跑掉了,最后剩下无机物成为“灰烬”。这些灰烬中含有大量的碳酸钾,化学性质跟作为纯碱的碳酸钠很接近。碳酸钾很容易溶于水中,加水过滤之后,收集起来的“灰碱水”主要就是碳酸钾的水溶液。碳酸钾是强碱弱酸盐,水溶液是碱性的,不懂化学的古人称之为“灰碱水”,也还是名副其实的。

制作灰碱水的过程,就是“从天然产物中提取食用碱”的原生态化工生产过程。在世界各地,古人们也都找到了类似的做法,用这样的碱水来制作食物,以及用于其他需要碱性的用途。

糯米的主要成分是淀粉,接近80%,基本上都是支链淀粉。支链淀粉的分子很大,主干上有分支,分支上有分叉,分叉上再分小叉……在加热的时候,支链淀粉比直链淀粉更容易吸水膨胀,然后互相牵扯,形成“胶状”。除了淀粉,糯米中还有7%左右的蛋白质。在高温下,蛋白质变性伸展,也会互相交联形成网络。支链淀粉和蛋白质的伸展和交联,是糯米吸水粘黏的分子基础。分子伸展得越好,互相之间的牵扯就越充分,形成的“食物胶”就越均匀。在碱性环境中,淀粉和蛋白质都更容易舒展开来,交联融合得更为充分,形成的“食物胶”粘弹性更好——在日常用语中,大家把这种粘弹性叫做“Q弹”。

糯米中含有一些黄酮类的物质。在酸性和中性条件下,黄酮类的物质是无色的,所以我们看看到的糯米的白色。在碱性条件下,它们就会呈现出黄色,从而掩盖了粽子的白色。这跟碱面和超薄的馄饨皮总是黄色,是同样的原理。

除了灰碱水,其他的碱性物质也能让粽子有更好的口感和呈现金黄的颜色。比如有一些地方,还保留着“硼砂粽子”的传统做法。硼砂除了起到灰碱水同样的作用,还有很好的防腐效果,在过去很受欢迎。但是,硼砂的有毒剂量比较小,在现代的食品监管中已经被禁止用于食品了。如果碰到电商、微商或者街头小贩推销这种“原生态”“古法”的“硼砂粽子”,不仅不要买,还应该进行举报。

本文来自云无心的微信个人公众号,系今日头条签约稿件,媒体转载须经授权

动图欣赏:撞散那团初生的“行星”

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在今天的动图中,研究者们用玻璃、铅质和塑料的小球撞散了一团团颗粒。

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进行实验时,受到撞击的颗粒团正在一根1.5米长的真空玻璃管中自由下落。它身处真空,又处于失重状态——就像在太空中那样。这其实正是为了解太空中行星的诞生而进行的一个小型的模拟实验。行星的诞生也是从一团松散聚集的颗粒开始,但人们对这个过程细节的了解还非常少。

来自名古屋大学和布伦瑞克工业大学的研究者进行了这项模拟实验。进行实验的颗粒团块有两种,一种由软质的颗粒组成(细小粉尘聚集在一起形成的颗粒),另一种由硬质颗粒组成(1毫米直径的小玻璃珠)。这些颗粒被装进一个直径25mm的小“杯子”里,小杯子安置在玻璃管顶部。接下来,研究者非常快速地撤掉小杯子,杯子里的一团颗粒就开始自由下落。接着研究者就会让直径较大的小球与颗粒团块发生撞击,并用同样在自由下落的高速相机记录下撞击的过程。

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(这个图显示的是小玻璃珠的实验结果,开头的图是软颗粒的撞击结果)

这个模拟实验显示,在撞击过程中,硬颗粒和软颗粒组成的团块都表现出了相同的规律。在行星形成的早期,太空中的颗粒团块可能也会受到类似的撞击,如果模拟实验中的规律确实是通用的,那么人们研究行星诞生所用的物理模型也可以得到简化。

图片来自Wikipedia | NASA

图片来自Wikipedia | NASA

原论文:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.208001

一个相关报道:https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.121.208001

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“基因编辑婴儿”出现后,设计一个“完美婴儿”离我们还有多远?

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基因编辑婴儿的实验,遭到了科学人士的强烈谴责。但除了违背伦理道德之外,很多人可能在关心这对婴儿的命运。

在后台评论里,我们看到:有人称她们为“新人类”,有人担忧她们的未来,甚至还有人说要杀死这两个女婴,维护“人类基因库”。

图片来自pixabay

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杀婴,既残忍又毫无意义

这次基因编辑本身的目标并没有引入任何新基因,它的目标CCR5Δ32本来就是自然界存在的突变,影响基因库什么的根本无从谈起。因为目前CRISPR基因编辑会有脱靶,所以可能带来其他意料之外的突变,但这些突变和自然界里的突变也没有本质区别,只是数量多了几个,不构成丝毫的杀婴理由。纳粹都没有主张到这种程度。

如果这些突变里有一些是有害的,而这两个孩子没有夭折,那么这些有害突变确实是进入了人类基因库。但是人类基因里有害的突变何止千千万,每个人身上都有很多,要杀的话只能一起都杀掉了。

有可能其中有个别突变危害巨大,但那就意味着她们会夭折,基因也就传不开,也就不会对其他人产生任何遗传上的影响。有害基因不是病毒,不可能一边杀人还一边传播。

如果这些突变没有这么大危害,那别人也没有任何可担心的,又不会传染给旁人。唯一的风险在于她们的后代可能继承这些突变,但就算这样还有很多常规的医学方案能帮助她们,让后代躲开危险。归根结底,表达这种情绪的人大概只是像往常一样,拔刀向更弱者。

这次事件里这两个女婴已经是最大的受害者,凭空冒了并无必要的风险,请不要再继续伤害她们和她们的亲人了。

愿以上这些如果都不要成真。愿她们健康快乐成长。

这对婴儿的出现,并不会影响人类的基因库。但基因编辑技术的出现,是否暗示着另一种可能——设计出最完美的婴儿?

设计完美婴儿,不太可能

图片来自pixabay

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这一次世界首例基因编辑婴儿,虽然各种意义上都很糟糕,但还远远没到科幻里“设计婴儿”的程度。

基因编辑的种类很多,有一种常用的分类方式是这样的:首先看你是在治疗疾病还是强化特性,然后看你是在处理种质细胞还是体细胞。

目前已经广泛使用的基因疗法,是治疗体细胞里的疾病。比如说,我的肝脏出了问题,这个问题来自基因,那么研究者就想办法修改肝脏的基因来消除这个问题。这样做有风险,但有明确的好处(治病了),而且人的肝脏细胞的基因是不会传给后代的,所以再糟糕也是我一个人倒霉,知情同意愿打愿挨。

强化体细胞的特性这件事情还没有很多人做,但原则上不是没可能,比如修改毛囊基因让秃子重新长头发什么的。(目前有很多化妆品会宣传自己把DNA如何调整了,别信,和真正的基因编辑没关系。)

再来,是细分种质细胞或者体细胞。

治疗种质细胞疾病,本来是研究者所预料的突破点,但它的风险要比治疗体细胞疾病更大,因为一旦搞砸了,不但被治疗者倒霉,后代也要跟着倒霉。而且,这种情况基本都意味着要编辑受精卵或者胚胎,被治疗的人要很久以后才能长大成人,不确定性更多,而且根本谈不上什么知情同意自愿承担风险了。但是,如果是治疗一种必死无疑或者严重影响生活质量的疾病,那还算说得过去。

结果万万没想到,这次的大新闻一步登天,直接去强化种质细胞的特性了。

这个案例本身在伦理上很有问题(我上两条微博讲了)。被试的婴儿是父亲患有HIV、母亲没有,但本来父亲传给婴儿就是极罕见的案例,哪怕母传婴也有很有效的常规阻止手段,所以谈不上挽救生命。而且,两个女婴里还有一个没有真正编辑成功,所以并不能有效抵抗艾滋病,只能减慢病程。这就是承担了风险而远没有获得对等的收益。

但幸运的是,这距离科幻里的设计婴儿还很远。为啥呢?

因为设计我们真正想要的那些东西,实在太难了。几乎所有我们最在乎的特征——身高,相貌,智商,运动能力——都是由成百上千、成千上万个基因控制的,还加上极度复杂的环境因素相互作用。以现在的技术一次修改这么多基因本身就是不可能的,未来相当长一段时间也不可能。

更何况,你要把它们改成什么样呢?

不能一次改这么多,是因为CRISPR的单次修改成功率还太低。去年有个新闻是美国第一例胚胎修改,那次很不错,成功率达到了72%,比这一次研究者宣称的成功率44%还高些(2015年第一次只有5%)。

假定每次修改成功与否是独立事件,那么就算以72%的成功率,修改10个基因也只有3.7%能全都成功,修改50个基因那就只有0.000007%能全都成功。当然72%这个数字一定能继续改进,但是以CRISPR自身的精度来看,对一个胚胎进行100次以上的修改只能停留在纯理论假想中。

换言之,我们手头根本就没有能够实现科幻意义上设计婴儿的工具。

现在不可能,那以后呢?

当然技术在进步,我们可以想象未来也许会有极端快捷精确的工具能让编辑胚胎和编辑文档一样容易(但那是未来想象,而不是现在正在发生的科技进展,属于非常不同的领域)。

到那时,就会面临第二个问题:改成什么样。

今天的胚胎修改,目的非常明确:有些单个的基因有好版本和坏版本,坏版本致病,好版本正常。我们把坏的改成好的,就解决了问题。

但是诸如身高或者智商没有这种好事儿,没有一个矮基因或者笨基因供你消灭。

面对这么多基因相互作用的庞大网络,每个基因同时都还负担多种任务,就连定义好坏都是问题,更不要说具体分辨每个基因有多好多坏了。你确实也可以退而求其次挑选一个现成的好基因网然后照抄,但照抄并不需要胚胎修改,直接克隆甚至精子库卵子库都可以满足这种需求了。

最后,等到十分遥远的未来,也许我们终于能彻底搞明白每一个基因都在做什么,又怎么和别的基因相互作用。给定一套基因组,我们就能知道基因这一半会怎么影响一个人的未来(但还有环境的另一半,所以永远不可能完全预测)。那时,科幻意义的设计婴儿才可能实现。

但一种如此成熟的技术不太可能成本很高(正如今天基因测序已经十分廉价),所以一定能找到办法不让它成为有钱人的专属玩具。毕竟那时的相关的讨论一定已经很充分,相关的法律法规也一定就位了。

新技术不可怕,没人管的新技术才可怕。

如果你成为了医学实验的”对照组”

本文经授权转载自公众号“李子的人间博物馆”(id:museumofus),未经许可不得进行商业转载

这两天,几乎所有人都在关注基因编辑婴儿这件事情,各种惊诧、愤怒、不解的情绪笼罩在社交网络上。一时间大家都在说“伦理”,但是很少有人知道医药伦理究竟是什么。

或许,下面这个故事,会对你的思考有帮助:一点点医学伦理的历史,以及我们为什么需要它。

“他们都是对照组”

这是二战之后的菲律宾,在马尼拉海湾对面的巴丹半岛(Bataan)。那时候,有一条美国人修的马路,把半岛差不多刚好一分为二。1947到1949年,马路一侧的人生活正常,另一侧的人,却频繁地患上一种怪病。得上这种怪病的人,体重直线下降,精神萎靡,而且脚步动作迟缓,仿佛是被什么毒气附身了一般。得病的小孩常常食欲不振,连哭声都有气无力。

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当地人把这种病称之为 Beri beri,也就是我们所说的脚气病。这种病在菲律宾这个小岛上并不罕见,但是这个岛上一半的人口得病、另一半却十分健康,实在是很蹊跷。

其实,这是一场医学实验,这个岛的两边是人造出来的“实验组”和“对照组”。领导这个实验的人,是美国著名化学家罗伯特·R·威廉斯(Robert R. Williams)。

左边人间,右边地狱

脚气病在18世纪被西方人在东南亚地区发现,而且总是流行于底层穷苦人、或者监狱罪犯身上。起初,他们以为是这些未开化的土著卫生习惯糟糕,让毒气在密集的人群中传播;后来,他们发现吃米糠的人好像不太容易得这种病,但却又不知道为什么。直到1926年,罗伯特·威廉斯和另外两位荷兰化学家才提取出左右脚气病的主要成分:硫胺素,也就是我们所说的维生素B1。

简单的结论要怎么实施下去呢?维生素片在当时并不是那么普及。威廉斯想到一个办法:他与营养学家和农学家合作,用一种特殊的工艺,在米的表面进行一层加工,作为食物供给。那要怎么证明这个方法有效呢?对照实验呗。

他选中了菲律宾的巴丹半岛——地理位置偏僻,交通不便,沟通困难,而且人们都很穷、受教育程度也很低。指着马路一分为二,一边是实验组,一边是对照组,方便可行——实际上,西方科学家曾经在泰国、印度尼西亚的监狱实行过类似的对照研究,而巴丹半岛的条件,在威廉斯眼里,大概跟监狱没什么两样。

并且,也不必通知当地人。

一个威廉斯熟识的私人基金会为当地的磨米工坊们提供了一些资助和指示,让村民们去指定的地方加工大米。当然,这些在马路的另一边都是没有的。两年间,实验如威廉斯预想地在进行。马路这边的实验组人们保持了健康,然而另外一边的村民却有高达10%-20%的患病率,其中有数百名婴儿因为脚气病而死去。

Robert R. Williams | wikimedia commons

Robert R. Williams | wikimedia commons

“一切都是统计数字”

一切都是统计数字,被威廉斯记录在案,这些将成为他从美国政府以及联合国粮食及农业组织(FAO)那里获取资助、在菲律宾借助官方力量进行全面推广的“证据”,而那时候,维生素B富集的专利和销售,又能够通过菲律宾政府的采购,为他带来一笔不小的财富。

这一切当然很“科学”。然而,马路另外一边的居民,却额外遭受了两年的折磨。其实,故事还不止这么简单,早在殖民者踏足之日,“实验”和“对照”就已然在进行了——在殖民者控制下,大规模量产的精米能以更便宜的价格、大量地输出给当地人,或者进行机器加工,致使本土的饮食习惯被抛弃,脚气病实际上是由此而生。而保持传统饮食结构的中国,这个问题却并没有那么严重。

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为了科学,这一切真的是毫无选择的吗?医学实验出数据的方式有很多种,威廉斯选择了最方便快捷的这一种,因为他根本没有、也不需要和当地人商量。他们,仅仅就是“实验对象”而已。他们是美国后殖民体系中最最底层的一环,贫苦、封闭、亟待“科学”来拯救,然而却轻易地成为了“科学发展”的代价,还很便宜。

为了科学,弱势群体就可以被牺牲吗?

这样的事情,历史上还有很多。美国从大萧条时代一直延续到二战后的塔斯克吉(Tuskegee)梅毒实验,实验对象全部都是贫穷的黑人和佃农。原本承诺好的治疗,在经费紧缩下被牺牲;明明有青霉素可以用,但实验者为了“对照观察疾病发展全貌”,硬是让许多人接受了不必要的折磨。但研究只有“折磨对照组”这一条路可以走吗?即使有牺牲,是否也应该有相应的补偿?

参与塔斯克吉梅毒实验的志愿者 | 美国国家档案和记录管理局

参与塔斯克吉梅毒实验的志愿者 | 美国国家档案和记录管理局

1972年,事情的全貌得以曝光,整个美国医药界开始反思。现在美国人在医药伦理方面走在了前面,美国食品药品监督管理局(FDA) 对于医药实验有详尽的规定,这些都是沉重的历史教训。病人原本就处于结构中的弱势,他们需要治疗,也需要尊重。

但是问题依然在各种地方以各种形式浮现。第三世界国家在当今成为了“伦理洼地”,伦理制度不健全的背后,是没有话语权和议价权的人群得不到保护。切尔诺贝利之后,垮台的苏联保护不了乌克兰受灾群众,别国科学家涌入乌克兰研究核辐射,研究完成之后拍拍屁股离开;而当今,西方很多大的医药企业,把医药试验“外包”到第三世界国家,用蝇头小利忽悠信息不对称的穷苦人民试验新药(其中当然有不少成为了没有疗效的“对照组”),然而新药上市之后,那些人却根本买不起。

是,人类的科学有了长足的进步,然而不可否认的是,这些进步并没有惠及所有人,甚至损害到了更弱势的群体。这不是“代价”二字可以陈述的。换作是你——如果你是马路另一边的巴丹岛土著,或者染上梅毒却得不到治疗的非裔美国人,你愿意自己只是因为人微言轻而成为“对照组”吗?

资本只保护富人,政治只保护本国人(有的时候连本国人都可以牺牲),而伦理保护的是每个人作为人的基本权利。谈伦理不是阻碍科学进步,而是让整个人类能够更积极地看待科学、参与科学,成为科学的同盟而不是敌人。

人类的力量十分强大,而科学作为工具,在提升人性和泯灭人性之间,可能只隔了一条高速公路。

贺建奎自称“借鉴了”权威伦理指南,但他一条也没遵守

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11月28日,贺建奎出现在了第二届人类基因组编辑国际峰会。在现场,他回答了专家和媒体的一些问题。

不少人问到“知情同意书”,询问他是否经过规范的伦理审核流程。贺回答,我找几位专家看过,我读过NIH的伦理指南。

但更多的时候,他的回应就只是闪烁其词,“在中国有很多人感染了艾滋病”“他们非常需要帮助”。

临床研究的伦理规范太重要了。之所以要符合伦理规范,是因为这类研究为了谋求多数人的利益,需要让少数人承担风险,难免出现剥削个体的可能,伦理规范的目的是将剥削个体的可能降到最小,不是仅仅将人当做达成目标的手段,也要保留对个体最大的尊重。

当惠康基金会基因组校园社会与伦理研究主任安娜·米德尔顿博士询问,贺建奎及团队是否接受过关于伦理的培训时,他回答,自己读过美国国立卫生研究院(NIH)的指南。

NIH官方网站上的研究伦理指南丨NIH官网

NIH官方网站上的研究伦理指南丨NIH官网

既然如此,不妨让我们对照NIH临床中心的临床研究伦理指南,看看贺建奎的研究究竟在哪些方面可能违反了伦理原则。

伦理规则的制定相对技术发展是滞后的,在基因编辑这个存在时间尚短的领域,很多情况确实未有明文规定,希望编辑人类胚胎的研究者除了恪守“14天原则”的共识,并无太多具体的规则可遵循。不过,有一些基本伦理原是自20世纪六七十年代起就从未改变的。

除了1964年问世的基础文件《赫尔辛基宣言》,由美国国会在1979年颁布的另一份重要文件《贝尔蒙特报告》指出了临床研究的三条普遍伦理原则:尊重个人、公正和有利。这三条原则构成了其他所有规则制定、评价和解释的基石。

尊重个人、公正、有利三条原则丨YouTube截图,上传者UW EDGE Center

尊重个人、公正、有利三条原则丨YouTube截图,上传者UW EDGE Center

在此基础上,NIH临床生物伦理系主任、人类受试者研究部负责人克里斯汀·格雷迪(Christine Grady)等人在2000年提出了临床研究的伦理框架,认为临床研究必须同时满足以下条件才是符合伦理的:1.具有社会或科学价值,2.科学正确性,3.公平选择受试者,4.具有良好的风险受益比,5.独立审查,6.实现知情同意,7.尊重受试者。

这7条要求既是NIH网站所列出的临床研究伦理指南的核心,同时也出现在NIH的培训讲义《临床研究原理与实践》(2017年底推出了第4版)中,有理由相信,贺建奎读的指南中一定包含这一部分。

1、社会或科学价值

2、科学正确性

这两条要求合并起来,保证了一个研究“值得”做。如果没有给社会或科学带来普适性的知识或改善人的健康,就白白让个体承担了风险;如果研究设计不合理,也会让风险变得毫无意义。

通过基因编辑,让婴儿对艾滋病免疫,会给社会带来什么知识,会改善同样情况的婴儿的健康吗?这方面已经有很多讨论。不管是出生前还是出生及长大后,都有成熟安全的方法能够预防感染,她们原本就可以是健康的。

而关于研究设计,峰会闭幕式上发布的组委会声明明确指出,这项研究“设计拙劣”。

3、公平选择受试者

这条要求可以避免剥削弱势个体和群体。儿童并非一定不能参与临床研究,是否允许他们参与研究,取决于风险和预期收益的评估。有儿童参与的研究需要保证风险最低,或者风险能被治疗收益所弥补。

两个原本就可以很健康的婴儿,有何“治疗收益”可言呢?

4、良好的风险收益比

这条要求指出,临床研究必须不伤害受试者、最大化收益和最小化伤害。评估风险收益比往往很复杂,可能需要从身体、精神、社会、经济、法律等多方面考虑。

但在这个案例中,情况并没那么难判断。如前一条所述,两个婴儿在并无预期收益的情况下承受了额外的风险,即使现在基因编辑没有影响身体健康,但精神和社会方面的影响却是实实在在的,甚至从她们刚出生时就开始了。

当纪念斯隆-凯特琳癌症中心的玛丽安·杰森针对这一点提出疑问时,贺建奎甚至没有试图争辩,直接放弃了回答。如果他从未考虑过这个问题,很难说这项研究经过了审慎的风险收益评估。

5、独立审查

审查要由不同背景的专家独立作出,他们需要评估受试者选择、风险收益比以及知情同意情况。

中国临床试验注册中心上能找到这项研究的“医学伦理委员会审查申请书”,但盖章单位和签字个人均已否认与之有关。

退一步讲,即使审查文件为真,也不能说这条要求就得到了满足。对此,在北京大学肝病研究所从事肿瘤免疫和基因编辑研究的谢兴旺博士直言:“虽然这个研究从形式上来看做了伦理审查,但是审查的过程和申报的文件都是非常草率的。从目前披露的情况看,甚至存在文件造假的嫌疑。”

6、知情同意

知情同意是保证临床研究符合伦理要求的中心环节,这个过程包含三要素:信息、理解和自愿。

这一条也是基因编辑婴儿研究漏洞最多的地方。

信息

给受试者提供的信息要充分,表述时要考虑受试者的背景,还需要平衡“信息全面”和“难以理解”之间的矛盾。“告知受试者的信息应该采用受试者的母语”。

网上获得的此次研究的知情同意书仅有英文,不知是否存在中文版本;如果不存在,这种知情同意书就是无效的。而且同意书的第一段就将这个研究描述为“艾滋病疫苗研发项目”,给出的信息也非常有误导性。

理解

要保证受试者理解研究的目的、方法、风险、收益、替代方案。

《三联生活周刊》对签同意书前退出实验的一名受试者的采访中,他表示自己不理解什么是基因编辑,“在跟我讲的时候,这一块内容,他们完全给模糊化了”。

自愿

要保证受试者不受强迫和不当影响,远离控制性的因素。

看起来,这项研究的受试者似乎并未受到强迫,但知情同意书中,将本就该完全免费的操作费用描述为项目组为每对夫妻“承担总计28万元的费用”,这一点有不当诱惑(undue inducement)之嫌。NIH讲义中援引WHO的指南指出,“如果补贴或者报酬会削弱受试者做出自由选择的能力,那么知情同意是无效的”。

7、尊重受试者

指南强调,研究带来的副作用和任何与研究有关的伤害都应该得到治疗;应该提醒受试者,他们享有随时退出研究的权利,并且不会受到任何惩罚。

反观此研究知情同意书,其中有多处“项目组对此不负责”的表述,甚至表示,如果受试者中途退出,“须退还项目组已支付的费用……若10天内未退还……须另交10万元罚款”。这些匪夷所思的条款显然违背了尊重受试者的要求。

除了NIH的指南,贺建奎还提到,他和很多伦理专家有过讨论。著名医药新闻网站Stat采访了与贺建奎有过深度讨论的斯坦福大学教授威廉·赫伯特(William Hurlbut),赫伯特教授说,自己每次试图给贺建奎一些操作和伦理上的提示,后者都只是不断把谈话带回自己的轨道:这种研究有好处。

图丨AP

图丨AP

伦理规则的建立从不简单,每一点微小的进步都是具体的牺牲换来的,而对于既定规则的每一次践踏也都很有可能带来新的、本不该承担后果的牺牲者。

很多伦理问题并没有标准答案,存在巨大的开放讨论空间,但这次的基因编辑婴儿研究并不在此列。贺建奎称自己读过NIH的指南,但指南中的每一条都被违反了个遍。这样的研究,无论如何也称不上符合伦理规范。所谓“读过”,大概就真的只是读读而已。

参考资料

[1]Emanuel EJ, Wendler D, Grady C. What makes clinical research ethical?. JAMA. 2000 May 24;283(20):2701-11.
[2]Council for International Organizations of Medical Sciences. International ethical guidelines for biomedical research involving human subjects. Bulletin of medical ethics. 2002 Oct(182):17.
[3]Sharon Begley, He took a crash course in bioethics. Then he created CRISPR babies. Stat. Nov 27.2018
[4][美]约翰·I.加林,弗雷德里克·P.奥格尼本 编. 张玉峰 等译. 临床研究原理与实践(第二版). 北京:科学出版社,2008
[5]王珊. “疯狂的贺建奎与退却的受试者”. 三联生活周刊,2018.11.29

不该被编辑的婴儿,该被编辑的我们的心

深圳贺建奎团队实现了世界首例人类基因编辑婴儿,以抗艾滋病为目标,突变了CCR5基因。一石激起千层浪,生物学家们几乎同时发出了一致的声音,谴责这一研究工作。事件发生后,关于它的伦理学和法律法规讨论已经很多了,叶盛博士将从科学角度,聊一聊这些技术名词背后的含义。如果你想了解到底什么是基因编辑婴儿,又为什么要选择CCR5这个基因等等相关的科学问题,那么这篇文章中肯定有你要的答案。

刚刚过去的这个周末,我在深圳参加了“2018中国科幻大会”,并且意外地拿到了2018“银河奖”的最佳中篇科幻小说奖。这件事情本身就很科幻,因为《画骨》是我在2016年写作的,时隔两年多之后获奖,很有一种穿越感。然而我没有料到,更有科幻感的事情还在后头。就在这次行程结束时,深圳出现了世界首例抗艾滋病的基因编辑人类婴儿。

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曾经,很多科幻作家都在写作这种题材时感到头痛:故事中的主角面对基因编辑或其他生物科技所产生的人类研究对象时,究竟该持何样心态,作何抉择,如何行动呢?而今,科幻照进了现实,这些本该只会让科幻作家们去头痛的问题,却拷问着我们每一个人。

究竟胚胎基因编辑是什么?此次事件中两个女孩被编辑的是哪个基因?她们真的就能抵抗艾滋病吗?为什么清一色支持转基因的生物学家们此次会清一色地反对胚胎基因编辑婴儿实验?其中的科学风险是什么?针对大家关心的这些问题,我将在本文中尽力给出答案。

贺建奎。图片来源:美联社

贺建奎。图片来源:美联社

在细胞核里动“手术”

自从生物学家发现相当一部分疾病源于基因问题时,他们便梦想着能够有一种技术可以对基因进行编辑。道理不言自明:要是有问题的基因能够被修复,那么病不就没了吗?然而,生命体的事情自然不会这么简单。

基因是什么?抛开那些繁杂的定义,简单来说,基因就是DNA所承载的一段遗传信息。第一,它是信息;第二,它可以被遗传给后代(但并非一定会被遗传)。

DNA又是什么呢?抛开各种化学的问题不谈,它就是一个字符串,只不过里面只有四种字母:A、C、G、T。所以,基因就是由ACGT这四种字母所写就的遗传信息字符串。

一个DNA字符串与翻译出来的蛋白质肽链

一个DNA字符串与翻译出来的蛋白质肽链

那么基因编辑是什么呢?答案已经不言自明了,就是对DNA字符串进行编辑修改,增增补补或删删改改,从而改变基因的遗传信息。

其实,如果只谈对于DNA分子的人为操纵的话,生物学家们早就轻车熟路了。我们有PCR方法可以把目标DNA大量复制扩增;我们有内切酶可以把DNA字符串上特定的位置剪断;我们有连接酶可以把断开的DNA连接起来;我们甚至可以直接用化学方法合成出一条我们自己随便写出来的DNA字符串。但是,所有上述这些人为操纵都是发生在PCR仪里的,发生在试管里的,发生在水浴箱里的,总而言之,是发生在离开细胞的体外环境中的。

我们可以想象,如果要在复杂的细胞内部,对细胞核里高度折叠的DNA进行任何操作,都必然是极其困难的。而这才是真正的基因编辑所要做的事情。所以,我们对于基因编辑的说明还要加上一个限定条件,即在细胞内完成对于细胞自身基因的编辑工作。这种在微观世界中的“超微手术”要如何实现呢?

细菌不发威,你当我是“病菌”

免疫系统这个词大家多多少少都听说过,也一定知道它是我们身体中一套涉及很多细胞和组织器官的复杂体系。如果说细菌也有免疫系统,你会不会觉得很诡异呢?甚至会觉得有点“贼喊抓贼”呢?但是,细菌的确也有敌人,所以也需要克制敌人的办法。而当前应用最广泛的基因编辑技术,就是从细菌这套克敌制胜的系统中来的。

威胁细菌生存的是一种病毒,称为噬菌体。实验室里大量培养细菌时,天不怕,地不怕,就怕噬菌体。一旦噬菌体严重泛滥,整个实验室说不定都得关张,用化学药剂全面熏蒸消毒,才能清除噬菌体的危害。

噬菌体。图片来自Wikipedia

噬菌体。图片来自Wikipedia

当噬菌体侵染细菌时,这些如同外星飞船一样的病毒会伸出几个“脚”抓在细菌表面上,然后用一个螺旋尾部刺穿细菌表面,再将病毒自己的DNA释放到细菌的细胞内部。由于细菌没有细胞核,所以这些进来的病毒DNA就会被当成细菌自己的遗传信息,用以生产蛋白质,合成出新的噬菌体来。

为了对付侵害自己的病毒,细菌也进化出了一套本领。首先,它们的基因组中包含一些称为CRISPR的DNA序列,记录了之前侵染过它们的病毒的DNA片断,就像是警察电脑中的罪犯指纹库。然后,细菌的细胞内还有一种叫做Cas9的酶,能够依照CRISPR提供的序列去识别外来的DNA,一旦发现能够匹配的片段,就相当于警察在城市里发现了与罪犯指纹匹配的家伙。于是Cas9就会毫不客气地将这些外来的病毒DNA切碎,从而阻止了依照这些DNA来生产病毒蛋白。

生物学家们就利用这套CRISPR/Cas9的系统,让进入动物细胞的Cas9通过序列匹配找到目标DNA,一“刀”下去,将其切断,从而起到了破坏特定基因的目的。当然了,实际应用中还有很多技术细节问题,包括如何利用这套系统来实现外来基因的整合等等。

CRISPR/Cas9的基因编辑原理

CRISPR/Cas9的基因编辑原理

开启一片新天地

虽然在CRISPR/Cas9之前也出现过一些其他的基因编辑技术,但都没有CRISPR/Cas9这样简单易行,周期短,效率高。因此,生物学家们可以很方便地应用CRISPR/Cas9技术来完成很多以前难于完成的实验。

比如说,如果生物学家们想要研究某个基因的功能,一个重要的实验就是看看当细胞中没有这个基因时会发生什么事情。虽然有一些不必编辑基因组的方法,就能让一个基因沉默,但往往沉默的效果并不好,而最彻底,最可靠,最直接的方法,还是把那个基因破坏掉。而这正是CRISPR/Cas9所擅长的事情。

有的时候,一个基因的作用并不能在细胞层面得到充分的展示。也就是说,只把体外培养的细胞中的基因破坏掉还不够,生物学家们希望看到没有这个基因的线虫、果蝇、小鼠、大鼠是怎么样的。这时,问题就来了:我们怎么能把一只小鼠全身所有细胞的基因组全都编辑一遍呢?

当然不能。所以一般采取的方法是,采集小鼠的受精卵,在胚胎尚且是一个细胞的阶段对其进行CRISPR/Cas9的基因编辑操作,那么编辑后的受精卵再复制扩增出来的其他细胞也就都带上一样的编辑过的基因了。

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实际上,利用CRISPR/Cas9进行细胞层面或实验动物层面的基因编辑,目前已经是比较成熟的技术了,在大多数细胞生物学或发育生物学实验室中就能完成,市面上还有很多生物技术公司能够为研究者提供这样的基因编辑细胞或基因编辑动物的制备服务。

可以说,CRISPR/Cas9技术在基因编辑领域的广泛应用,为生物学家们打开了一片新天地,大大加快了对于基因功能的研究工作。

短一截的感受器

毫无疑问,在CRISPR/Cas9技术已经广泛应用的这个时代,将其应用于人类胚胎的基因编辑并不存在显著的技术障碍。也就是说,深圳贺建奎团队所做的事情,在学术上并非是什么新技术的突破。

既然不是技术突破,会不会是某种思路上的突破呢?很不幸,答案同样是否定的。此次被贺建奎团队选中突变的基因是CCR5,而其目的是为了让突变后的婴儿天生具备抵抗艾滋病毒的能力。但是,这一思路并不新鲜。

在世纪之初,研究者们发现有一些人感染艾滋病毒之后,无须治疗,病情也不会迅速发展,始终处在一种受控的状态下。这类病人于是被称为“精英控制者”。精英控制者能够控制艾滋病毒的原因比较复杂,其中之一就是CCR5这个基因当中发生了32位(可以理解为32个字母)的缺失,称为CCR5Δ32。

要知道,基因的功能都是由其所编码的蛋白质来执行实现的。别说缺失32位了,就算少了1位,基因编码的信息也乱套了,照着生产出来的蛋白质也就错了。CCR5Δ32会导致生产出来的CCR5蛋白短了一大截,成为一个残次品。

免疫细胞表面的CCR5蛋白本来是一个接收体内趋化因子信号的接收器。但是在艾滋病毒侵染免疫细胞的过程中,细胞表面的CCR5蛋白被病毒当成了一个识别标记,参与了病毒的识别与对接,协助介导了艾滋病毒进入细胞的过程。免疫细胞表面主要的艾滋病毒受体是CD4蛋白,而CCR5蛋白被称为共受体。

CCR5协助艾滋病毒进入免疫细胞

CCR5协助艾滋病毒进入免疫细胞

如果一个人的两份基因拷贝中都是CCR5Δ32,那么他的免疫细胞表面就没有完整的CCR5蛋白可用,也就难于被艾滋病毒感染。这样的人在欧洲占据了人群的1%。如果一个人的两份基因拷贝中有一份是正常的CCR5,一份是CCR5Δ32,那么他能生产出正常的CCR5蛋白,但是要比正常人的量少,于是变得不太易于被艾滋病毒感染,感染后的发病过程也要相对缓慢一些。这样的人在欧洲占据了人群的10%,在北欧人群中更是高达16%。

不过有必要说明的是,这个基因突变并不是针对艾滋病而出现的,实际上已经有上千年的历史了,而艾滋病毒感染人类不过是几十年的时间而已。显然,这个突变很可能还有其他的进化优势。但是由于CCR5的正常功能遭到了破坏,所以这个突变也明显有着影响免疫力的劣势。那么它的存在,就是优势与劣势权衡的结果,特别是在某种特定环境下权衡的结果。

考虑到CCR5Δ32对于艾滋病毒的显著抗侵染能力,曾经就有生物学家提出可以通过基因编辑破坏CCR5基因,来实现对艾滋病毒的抵抗。不过,他们并没有去开展这样的实验,直到深圳贺建奎团队冒了天下之大不韪。

柏林病人

虽然在贺建奎团队之前没有别的科学家尝试过做CCR5Δ32突变的人类胚胎编辑,但的确有科学家想出了一些“曲线救国”的方式。比如说,要是一个艾滋病人同时患有白血病,那么给他做骨髓移植的时候,找一位双CCR5Δ32的骨髓捐献者,就能为病人引入不带完整CCR5蛋白的免疫细胞。这样一来,能否治愈他的艾滋病呢?

科学家们的确找到了一位这样的病人,而且也愿意参与这项实验,他的名字叫提莫西·布朗(Timothy Brown)。2007年2月,布朗在德国柏林接受了双CCR5Δ32的骨髓移植,并同时停止了其他的抗病毒治疗。三个月后,他体内的艾滋病毒水平骤降,已经无法检测到了,并在后来一直维持在这一状态下。由此,布朗被广泛称为“柏林病人”。

“柏林病人”提莫西·布朗。图片来源:washingtonblade.com 摄影:Michael Key

“柏林病人”提莫西·布朗。图片来源:washingtonblade.com 摄影:Michael Key

为什么我们不能在所有艾滋病人身上复制柏林病人的奇迹呢?一方面,骨髓移植需要找到血型等诸多方面都完全匹配的捐献者,这本就是一件困难的事情。很多白血病人都因为找不到合适的配型,因此无法进行骨髓移植。如果再加上双CCR5Δ32这个条件,那就更难找寻了。

另一方面,CCR5并不是唯一的艾滋病毒共受体。在中国较为常见的艾滋病毒亚型,主要依靠的共受体是一种称为CXCR4的蛋白。也就是说,单纯去掉CCR5蛋白,似乎并不能抑制依赖CXCR4的艾滋病毒入侵免疫细胞。此次就有人在网上指出,贺建奎团队对于CCR5基因的破坏,并不能有效抑制中国常见的依赖CXCR4蛋白为共受体的艾滋病毒。

不过,在柏林病人身上有一个无法解释的现象。布朗在移植手术之前,体内也有少量依赖CXCR4为共受体的病毒。但是,在移植手术之后,他的免疫细胞表面不但没有完整的CCR5了,也没有CXCR4了,结果导致这些依赖CXCR4的艾滋病毒也消失不见了。

无论如何,柏林病人证明了一件事情:去除CCR5蛋白很有可能是一个有效的防治艾滋病毒侵染的手段——只不过“去除CCR5蛋白”并不是一件容易实现的事情,因为相应的基因编辑无法在所有造血细胞上开展。

脱靶的剪刀

行文至此,深圳贺建奎团队所做的实验就很清楚了。他们通过CRISPR/Cas9技术对胚胎(很可能是受精卵)进行了基因编辑,试图破坏所有两个拷贝的CCR5基因,使其均不能生产出完整的CCR5蛋白,从而实现天生抗艾滋病的目的。然而实际上,两个出生的婴儿中,只有一人是两个CCR5基因拷贝均突变成功,另一人则只突变成功了一个拷贝,另一个仍维持完整CCR5的天然状态。

图片来自pixabay

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然而,这种50%的达成率还只是基因编辑中不太严重的问题,更加严重的问题在于:CRISPR/Cas9技术有较高的脱靶率。

Cas9这个酶用CRISPR提供的模版去与目标DNA进行匹配时,这种匹配并非是严丝合缝的。也就是说,Cas9这位“指纹比对员”有点粗心大意,有时候没有完全对上号,也照样挥刀就切。这种情况发生在细菌抵抗外来病毒DNA时到是无所谓,但是如果用在人类细胞的基因编辑上,可就是“谬以千里”了。这就是所谓的基因编辑“脱靶”现象。

军训打靶的时候,脱靶大不了得个零环,搞不好还能帮别人多加几环。但是基因编辑的脱靶却可能是灾难性的。要是有一把分子小剪刀在你的基因组里随便乱切,这场景想想都可怕。如果它恰好切在了关键性的其他基因上,就会导致细胞的死亡;如果切在了一个暂时不发挥作用的基因上,就等于是在细胞里埋下了一颗定时炸弹。正是由于脱靶现象的存在,用CRISPR/Cas9进行基因编辑时,顺利的话可以一举成功,但不顺利的时候可能需要重复上百次才能有一次成功。

而在人类胚胎基因编辑中,脱靶的结果就更可怕。因为这个脱靶所导致的基因破坏,将在婴儿全身的细胞中都出现,包括生殖细胞。这就意味着,他长大之后所生下的后代,有可能仍带着这个被人为破坏的基因。

不过,这个问题也并非是不可检测的。只要对编辑后的胚胎或婴儿进行全基因组测序,应该就可以发现是否有严重的脱靶现象了。

无法验证的实验

姑且不论CCR5的选择是否适应我国更常见的艾滋病毒毒株,也暂且认为两个婴儿都经过了全基因组测序,确定没有脱靶现象,但贺建奎团队的这次尝试仍是一个糟糕的实验设计,因为它的结果无法验证。

生物学的最大问题在于,生命体太过复杂了,有很多不确定的影响因素。因此,对于一项生物学实验来说,必须直接验证其结果才能得出结论。CCR5基因的破坏,无疑是为了达到抵抗艾滋病毒感染的目的。这个目的并不能通过对CCR5基因测序或检验CCR5蛋白的表达情况来验证,而只能通过病毒侵染实验来验证。

但是很显然,在人身上做艾滋病毒侵染实验已经不是伦理的问题了,而是一种不人道的行为,是不可能去做的。因此,深圳贺建奎团队所做的实验,其预期结果是无法加以验证的。一个无法验证其结果的实验,又为什么要去做呢?着实匪夷所思。因此已经有人在怀疑,如此不合情理的实验设计,很可能是为了产生双CCR5Δ32的后代,再利用其作为柏林病人的骨髓供体,用于治疗父辈的艾滋病。我真心希望这只是无端猜疑而已。

如果说CCR5基因的破坏只是一个失败的实验,受影响的只是两条幼小的生命,这根本就低估了贺建奎团队的实验有可能带来的可怕未来。这个可怕未来不在于疾病的治疗或预防,也不在于脱靶可能带来的危险,而是在于人类的“改良”。

图片来自pixabay

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潘多拉的大哥大

我小的时候,只有极少数人能用得起昂贵的手机。当时的手机又大又沉,落得一个诨名——大哥大。然而随着技术的进步,资本的涌入,手机不断演进,成本也不断下降。到了今天,收入有限的人花一千来块也能买到功能一样不少的智能手机。

在我看来,深圳贺建奎团队的人类胚胎基因编辑实验,就如同是潘多拉的大哥大。

就当下来讲,这种技术只是被用于疾病的治疗与预防。但是我们可以想见,如果这种技术被合法化,成为一种民众可以获取的高科技,那么它必将被用于基因的改良。

今天,当父母手中掌握着更多的金钱资源时,往往就会对孩子的教育进行不遗余力的投入,目的就是为了让孩子“赢在起跑线上”。那么当有一种技术提供了基因改良的可能性时,难道他们不会愿意花大把的金钱来让自己尚未出生的孩子拥有更高、更强、更美的身体与更聪慧的头脑吗?这才是真真正正地“赢在起跑线上”。

于是,这种只有极少数人用得起的“大哥大”必然带来丰厚的利润,而利润必然吸引更多的资本进入这个领域。随着资本的到来和人才的汇聚,技术的成本必然会下降,直到普通人家都可以对尚未出生的孩子进行基因层面的“优生优育”。

电影《千钧一发》中,拥有“优秀”基因的杰罗姆。

电影《千钧一发》中,拥有“优秀”基因的杰罗姆。

这一切听起来似乎是个很美好的前景啊!为什么要冠上“潘多拉”之名呢?因为这里的“优秀”基因只是建立在我们当前的认知之上的。但我们现在对于基因的认识仍非常有限,在不久的将来也不会好到哪里去。也就是说,我们现在认为的“好”未必是“好”,而“坏”也未必是“坏”。

有很多人说:既然人类迟早会走到基因编辑这一步,那么现在出现这个技术与将来出现这个技术又有什么差别呢?让我们先不回答这个问题,而是去想象另外一个问题:如果说一个男孩长大了迟早是会拿刀的,那么现在给他一把刀和将来再给他一把刀有什么差别呢?显然,差别是存在的:将来的他拿到刀,会善加利用,并且会懂得保护自己(如果他成为一个有责任心的成熟的男人);而现在的他拿到刀,只会玩得很开心,不小心就会伤到别人,甚至是伤到他自己。

对于基因编辑这把刀来说,现在的人类就是个孩子。因为我们对于基因的功能所了解的还太少,太有限,贸然除去我们认为的“坏”,改成我们认为的“好”,并不一定会带来我们想要的结果。就比如说导致镰刀型细胞贫血症的血红蛋白基因突变,直接来看会导致病人身体虚弱,无法承受稍大的身体负担。但是后来科学家们发现,这个突变会让携带者对于疟疾有更强的抵抗能力。而镰刀型细胞贫血症高发的热带地区,恰恰也是疟疾肆虐的地区。如果我们早早就拥有了基因编辑的技术,贸然把镰刀型细胞贫血症的血红蛋白基因突变都修正过来,是否就是功德一件呢?

退一步进,就算我们所有的基因编辑都是真的“好”,大家都对自己孩子的基因做出一样的“好”的改造,那么结果将是人类这个物种基因多样性的严重丧失。未来某一天,当有一种新的突发传染病出现时,当有某种极端环境来临时,基因整齐划一的人类很可能就失去了战而胜之的可能性。因此,任何人为进行基因层面上的筛选或编辑的行为,都是很危险的尝试,可能把人类这个物种带入万劫不复的深渊。

该被编辑的我们的心

关于人类基因编辑婴儿的科学问题,我零零散散地聊了一些背景,都是极为粗浅的。如果大家有兴趣了解更多,不妨自己查查资料,或者去看一些相关的深度科普,也欢迎跟我做进一步的交流。

至于这次事件背后的伦理学问题和法律问题,已经有太多的报道和讨论了,专业机构也已经介入了,我就不必再多说了。但是,我的结论仍是很明确的:这样一个技术上没有障碍,思路上毫无新意,实验设计存在根本性问题,又有潜在危险性的科研项目,根本就不该开始,更何况它还有着严重的伦理学问题。

然而此刻,作为两个女儿的父亲,我更多想到的却是那两个尚在襁褓中的女婴,以及她们未来的人生道路。

我想呼吁:请所有媒体朋友们和与此事无直接关联的科学家们,都不要试图去寻找这个实验对象的家庭,请不要打扰他们注定将要背负苦难的生活,不要把我们自己拉低到与我们所谴责的人一样的水平上。

毫无疑问,政府通过调查能够获知这个家庭的信息,也一定会在未来持续给予适当的监督,防止不可预测的事件出现。但是,这些信息必须被严格保密。这些孩子的生活已经注定要受到影响了,不应该再被我们之中某些人的猎奇心所打扰。

曾经,基因编辑如同是科幻一般,但是今天,基因编辑已经发生在了人类身上,发生在了本不该被编辑的两个婴儿身上。可是我不禁科幻地想:科幻小说中的科学家们不是都要首先在自己身上做实验吗?什么时候科学家们才能对自己的心做一个编辑呢?去掉那些过度贪婪的欲望,去掉那些对于名利的追逐,回归孩子般的好奇心,不忘对生命的敬畏——那才是我们研究生命的初衷吧。

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漫画 | 双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来!

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剁手节后的小伙伴们,
最近过得怎么样呢?
前几天刷刷刷花五千块想都不用想的人,
是不是最近花个五块钱都要深思熟虑了呢?
包裹是不是陆陆续续收到啦?
哎呀,收到的衣服怎么和图片不一样呐…
哎呀,为了满减好像买了好多不该买的呀…
哎呀,这个大件退货运费好高呀;
哎呀,连江浙沪包邮区首重都要十块了;
哎呀,退还是不退,这是个问题?
你说你买了不该买的货,
你的心中满是伤痕;
你说你犯了不该犯的错,
心中满是悔恨;
你说你尝尽了某宝的苦,
找不到可以相信的店;
你说你感到万分沮丧,
甚至开始怀疑人生;
……
都说穷得快吃土了,
可是土是你们想吃就能吃的吗?
为了帮助大家更好地吃土,
我们的山小魈又来科普了…

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双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来! (1)

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双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来! (5)

很多动物都会吃土,但每种动物吃土的目的不太一样。对绝大多数吃土的动物来说,土是一种不要钱的保健品。猩红金刚鹦鹉非洲象吃土是为了补充钠,尼日利亚的奶牛吃土是为了补充磷。

双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来! (6)

而雪羊舔石头是为了补充钠和磷。

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有些时候,吃土是一种无奈的选择。生活在乌干达的野生黑猩猩,本来喜欢吃酒椰树腐烂的瓤。但是最近人类把酒椰树都破坏光了,为了补充矿物质,它们不得不去吃含有铝、铁、锰、镁和钾的各种土块。

双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来! (8)

对我们人类来说,土可能很难吃,但驼鹿一点儿也不觉得难吃。俄罗斯动物学家通过野外相机发现,每次吃土的时候,每只驼鹿要对着土块舔8-9分钟才能尽兴。

双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来! (9)

除了补充矿物质之外,对于很多食草动物来说,吃土还有解毒的功能。因为很多野生植物都含有各种次生代谢物,其中免不了含有有毒成分,而土里的化学成分正好可以中和这些毒素。比如,亚马逊雨林中的短尾果蝠在怀孕和哺乳的时候,会额外吃下很多土,可能就是为了解毒。

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动物学家猜测,吃土也有治病的作用。比如,美国黄石公园的棕熊吃土可能是为了治疗拉肚子。因为它们在春天和秋天会吃下很多蘑菇和有蹄类动物的肉,这两种食物都有拉肚子的效果。所以,为了防止拉肚子,棕熊会在春秋两季会吃很多土。

双十一后钱包瘪了吧?这种省钱又滋补的东西吃起来! (11)

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资料助理:红色皇后
美指:牛猫
绘制:赏鉴、周源
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参考文献:

  1. Voigt CC, and et.al., Nutrition or Detoxification: Why Bats Visit Mineral Licks of the Amazonian Rainforest. PLoS ONE, 2008; 3 (4): e2011.
  2. Philip T. B. Starks, and et.al., Would You Like a Side of Dirt with That? Scientific American.
  3. Sera L. Young, and et.al., Toward a Comprehensive Approach to the Collection and Analysis of Pica Substances, with Emphasis on Geophagic Materials, PLoS One. 2008; 3(9): e3147.
  4. Reynolds V, and et.al., Mineral Acquisition from Clay by Budongo Forest Chimpanzees, PLoS ONE 10(7): e0134075.
  5. Ricardo M. Holdø, and et.al., Geophagy in the African elephant in relation to dietary sodium, Journal of Mammalogy 83(3):652-664 (2002).
  6. David L. Mattson, and et.al., Geophagy by yellowstone grizzly bears, Ursus Vol. 11, 1999.
  7. J.W. Smith, and et.al., Influence of minerals on the aetiology of geophagia in periurban dairy cattle in the derived savannah of Nigeria, Trop Anim Health Prod. 2000 Oct;32(5):315-27.

漫画 | 都买好了是吧,把手伸过来!

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又双叒叕是一年双十一,据说,双十一的玩儿法真是越来越复杂了。神马拉赞集能量、战队大PK ,光听到这些词就让人头大!那不参加这些,安安分分领个优惠券总行了吧,但是,但是,优惠也不是那么好拿的!听说今年的套路,先是定金抵扣,再是前多少件定金翻倍,0点前抢购再送无门槛红包,这一轮下来,要是数学不好,连省个钱都不知道怎么省,只能默默当个双十一编外人员!

不管怎么说,总算是平安度过了双十一,大家想买的都买好了吧!手都还好吗?前年的今天,有一群小伙伴立下了它们的双十一宣言,今年,它们又来了……

都买好了是吧,把手伸过来! (1)

都买好了是吧,把手伸过来! (2)

都买好了是吧,把手伸过来! (3)

为了不再重蹈去年、前年、大前年、

以及大前年的大前年的覆辙,

它们做了一个慎重的决定。

都买好了是吧,把手伸过来! (4)

都买好了是吧,把手伸过来! (5)

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都买好了是吧,把手伸过来! (6)

一只美编:偷偷告诉大家一个秘密,其实我什么也没买……因为懒得看规则,所以连开头规则都是问同事的。赶脚双十一规则很快要进入高考题范围了。自从爱上了断舍离,省掉了好多银子。每次整理旧衣物时一不小心就装满一麻袋,丢弃时总赶脚寄几又给地球造成新的负担。所以,今年真的一不小心做到不买买买。理性购物,不因为打折而囤积。

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甘草片是真的能止咳,还是安慰剂?

本文来自微信公众号“物种日历”,未经许可不得进行商业转载

中国有句古话叫“良药苦口”,似乎是说这药效好的药物就没有讨嘴巴喜欢的。甘草就不一样,不苦反甜。甘草长得真的像草,咬开棕黄的外皮,黄色的内芯就露了出来,用唾液润湿草芯,然后使劲吮吸,一股甜蜜的滋味就会涌进口腔,真的比蜜糖还要甜。小时候偶尔带两根回家泡水喝,大人们也不会阻止。

拔两根甘草带回家。图片:actaplantarum.org

拔两根甘草带回家。图片:actaplantarum.org

与甘草相反,甘草片简直是邪恶的象征。小小的棕黑色药片装在一个白色塑料瓶中,每每咳嗽不止时,母亲就会抖两粒这种药片给我,并且嘱咐我一定要含化,不能整粒吞下去。满嘴八角大料的滋味,再加上苦瓜的苦味和一点点的甜味,堪称比怪味豆更奇怪的味道。含化了甘草片,感觉整个舌头都在跳摇摆舞。话说回来,这甘草片的止咳效果确实好,在舌头颤抖的时候,咳嗽也好了。

但功劳真的能归于甘草吗?

荒野中的豆子根

讲甘草,还是要从它的甜味说起。

甘草,从字面上看,就是有甜味儿的草。有甜味儿自是不假,我和我的童年伙伴都用嘴巴鉴定过了。至于草的问题,从广义上来讲,甘草并不是一种草,而是豆科甘草属几种植物的共用名,包括甘草、光果甘草、胀果甘草等种类的根茎。它们共同的特征是匍匐在沙地上生长,同时会开出蝴蝶模样的小花,然后结出豆角模样的果实,只是光果甘草(Glycyrrhiza glabra)的果子不像其他种类那么多毛刺。

开出蝴蝶样小花的光果甘草。图片:uniprot.org

开出蝴蝶样小花的光果甘草。图片:uniprot.org

这些果实不像我们熟悉的四季豆那样甘美多汁,人们更关注它们埋在地下的根茎。采收甘草的时候,要把地面的茎叶割掉,从根茎两侧的土挖下去40厘米,然后像拔萝卜那样把甘草拔出来。之后再经过晾晒炮制,就是我们在药店里见到的甘草了。

药店里的甘草切片。图片:Chameleon / Wikipedia

药店里的甘草切片。图片:Chameleon / Wikipedia

甘草的果实。图片:herbalpillsreviews.com

甘草的果实。图片:herbalpillsreviews.com

甘草很早就被当作药物的配料,出现在我国的各种药方之中。《神农百草经》中是这样描述甘草的,“主五脏六腑寒热邪气,坚筋骨,长肌肉,倍力,金创, 解毒。久服轻身延年。”《本草纲目》中更是提到,“诸药中甘草为君”。不但能解毒、止咳、镇痛,甚至能中和其他药物的毒性,按照这种说法,简直就是神草。

那么甘草究竟是不是这么神奇,如果是的话,是什么成分让它们如此神奇呢?

甜味儿的真身

甜,是我们吃到甘草的第一反应。这并不是因为甘草含有大量糖分,而是因为其中含有甘草甜素,而目前对甘草药效的研究也主要集中在这种物质之上。

甘草甜素有一个通用名字叫甘草酸,虽然名中带酸,但甘草酸的甜度是蔗糖的200~300倍,这正是甘草甜味儿的秘密了。另外,这种无色或者淡黄色的物质易溶于水,所以我们用甘草泡水的时候,水很容易变甜。

经水一泡,淡黄色的物质也出来了。图片:liquorice-lifestyle.com

经水一泡,淡黄色的物质也出来了。图片:liquorice-lifestyle.com

随着研究的深入,甘草的真面目也逐渐被揭开。目前来看,甘草的抑菌、抗病毒、解痉挛、抗癌等等实验都是在动物身上,特别是离体动物器官上进行的,这样取得的效果实在让人生疑。最夸张的报道,是把艾滋病毒和携带艾滋病毒的动物细胞放入甘草溶液,当溶液浓度0.5毫克/毫升时,艾滋病病毒抑制率为98%。事实上,艾滋病毒在离体常温条件下,只能生活几个小时,加甘草和不加甘草结果都是一样的。这么看来,甘草的药效似乎只是虚名。

甜草带来高血压

不过,甘草甜素的有一项功能是实打实的,那就是升高血压!有多项实验结果显示,甘草甜素具有类肾上腺皮质激素的作用。简单来说,甘草甜素可以让我们的肾脏保留更多的水和钠。肾上腺皮质激素的这一作用本来是身体保持盐水平衡的措施,但如果盐和水过多地潴[zhū]留在我们体内,会引起低钾血症、高血压等一系列病症。也就是说,如果把甘草当做日常的茶饮来饮用的话,很可能喝出高血压。

不仅如此,甘草甜素同很多药物也存在配伍禁忌。比如,服用阿司匹林会刺激肠胃,而甘草甜素的存在会加重这种刺激,甚至诱发严重的溃疡;甘草甜素还会抑制降糖药的作用,倒不是因为它们甜,而是它们会拮抗降糖药的有效成分,同服不仅达不到降低血糖的作用,甚至会加重病情。所以,在服用药物的时候,一定要询问医生,是不是可以同时吃含甘草的食品或药品。

总的来说,甘草不是神药,还会有风险,如果有饮用甘草茶的习惯,最好还是放弃吧。

甘草片的违禁成分

如果甘草全无用处,那甘草片为什么有那么好的止咳效果呢?

我是个老咽炎患者,在咳嗽不止的时候,也会求助于复方甘草片。虽然气味和滋味都让人隐隐反胃,但甘草片的效果却很强劲,甚至可以说是立竿见影。不过,遗憾的是,虽名为甘草片,实际起作用的却是其中的阿片类物质。

在多年前,甘草片还是药店中的常见药片,随时都可以购买。而今,甘草片已经被列为处方药,必须有医生的处方才能买到。原因就是其中所含的阿片类物质逐渐被人们重视。

如果你留意过复方甘草片的成分表,就会看到阿片粉或者无水吗啡的字眼。图片:renhe.com

如果你留意过复方甘草片的成分表,就会看到阿片粉或者无水吗啡的字眼。图片:renhe.com

毫无疑问,阿片类物质能够抑制呼吸中枢,达到镇咳祛痰的效果,甘草片也因此而显得神奇。但是,阿片类物质引发的成瘾性也不可忽视。虽然每片复方甘草片中的阿片粉只有4毫克,但长期服用仍然有可能导致药物依赖。说到底,甘草不过是甘草片中的调味剂,并且还是潜藏风险的调味剂。阿片才是其中的有效成分。与此类似的是,莱阳梨止咳糖浆中的莱阳梨不过是个调味剂,而真正的有效成分是麻黄碱。而麻黄碱的含量正是检验莱阳梨止咳糖浆真伪的重要指标。

甘草带来的甜蜜

这样看来,甘草是不是一无是处了呢?也不尽然。毕竟,甘草的甜味儿是毋庸置疑的,并且这种甜味儿不会给我们带来额外的热量。在减肥成为潮流的今天,这样的甜味剂显得十分珍贵。除了传统的甘草杏、甘草糖,甘草啤酒、甘草漱口水等一大堆产品也被开发了出来。

甘草作为泡沫稳定剂和着色剂用于黑啤中。图片:siba.co.uk

甘草作为泡沫稳定剂和着色剂用于黑啤中。图片:siba.co.uk

在上世纪末,开发代糖的风潮中,一大批天然甜味剂走上了餐桌,包括甘草甜素、阿斯巴甜、木糖醇、甜菊苷等大出风头的甜味剂。这些甜味剂大大改变了我们的餐桌。无糖可乐、无糖口香糖、无糖酸奶,甚至无糖的蛋糕和面包,整个世界似乎都在无糖的道路上大步向前。或许有一天,蔗糖带来的原始甜味真的会只存在于我们的记忆之中。

当然了,代糖并不像我们想想中的那么完美。比如,患有“苯丙酮尿症”的人就不能吃阿斯巴甜,因为其中的苯丙氨酸正是这些患者的大敌。就更不用提,那些有可能引发高血压的甘草甜素了。

外国人把甘草做成了甘草糖Black licorice,据说味道很微妙。图片:pixabay

外国人把甘草做成了甘草糖Black licorice,据说味道很微妙。图片:pixabay

更大的挑战来自于这些代糖的口味。虽说甜味儿是有了,但是代糖的甜味总是没有蔗糖、果糖那样丰满,细品代糖可乐和传统可乐,就不难发现其中的差别。

比如可乐和零度,你会选择谁?图片:Pixabay

比如可乐和零度,你会选择谁?图片:Pixabay

使用代糖有时会变成一个悖论:除了针对糖尿病等医疗用途的食物外,生产含糖量低的食物,正是为了让人们能多吃一点。更进一步说,我们人类目前面临的问题是吃的太多,而不是吃的不够。如果略微管住自己的口腹之欲,多享受一点蔗糖又有什么不好呢?究竟要不要糖,吃多还是吃少,总归是个萝卜白菜的选择。

动图欣赏:如何打出最多的水漂?

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一块石头是怎么在水面上打出水漂的?通过实验室里的高速摄影,我们可以观察到这一过程的细节:

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(原视频:Brigham Young University)

如何打出最多的水漂?首先你需要找一块合适的石头,它最好是扁平的、接近圆盘的形状。投掷的技巧非常重要,要保证石头有尽可能高的直线速度,同时还要让它快速地水平旋转,以起到稳定作用。此外,还有一个决定成败的关键因素:石头与水面的夹角。2004年时《自然》上发表过一篇有关打水漂的研究短文,研究者们实验发现,对于水平旋转的圆盘形石头,石头与水面呈20°角是最理想的。从这个角度接触水面的石头(在实验中是用一个旋转的铝制圆盘来模拟)反弹所需的临界速度最小,而且在与水的接触中能量损失也最少。也就是说,在初始投掷速度一定的情况下20°角能产生更多次的反弹,打出数量最多的水漂。

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(原视频:elninotsonat)

目前打水漂的世界纪录保持者是Kurt Steiner,他在2013年时创造了一次打出88个水漂的记录。而根据科学家的理论计算,这个世界纪录或许还有相当大的提高空间。杨百翰大学研究流体的“飞溅实验室”(BYU Splash Lab)根据实验数据建立了预测打水漂次数的模型,他们认为如果能按照职业棒球手的投掷水平来打水漂(大约是前进速度40m/秒,转速每分钟3000转的水平),那么理想情况下可以让石块在水面上弹跳大约300~350次。当然,要想真的做到这样还是非常困难的,首先打水漂的比赛只承认用天然石头打出的水漂,要想挑出一块形状完美的石头本身就非常碰运气。

图片来自Wikipedia | Killy Ridols

图片来自Wikipedia | Killy Ridols

当然,如果不限定使用石头的话,高弹性的软质小球其实更容易从水面弹起,例如一种名叫Waboba的玩具。Splash Lab也对它进行过研究。

更多了解打水漂的科学可以看看Wired的文章:https://www.wired.com/story/swift-stone-skippers-could-in-theory-skip-100s-of-skips/

以及上面提到的两个研究:
https://www.nature.com/articles/427029a

https://www.nature.com/articles/ncomms10551