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January 19, 2020保健品就是安慰剂近年来从美国进口的各种保健品在中国卖得很火,特别是一些大品牌,例如号称美国保健品第一厂商GNC(健安喜)生产的产品。很多人以为,国产的保健品质量无保障,美国的保健品一定会比较可靠。其实不然。最近美国纽约州检察长主持了一项调查,抽查、检测了美国市场上最流行的一些保健品的成分,包括健安喜、沃尔玛这些大品牌,结果出乎意料:这些厂商生产的人参、银杏、圣约翰草(贯叶连翘)、紫锥菊、锯叶棕等保健品分别都检测不出这些草药的DNA,也就是说,它们都不含有标识的有效成分,不管贴什么标签,成分都差不多,都是用辅料制成的,主要成分是大米、小麦等。其实就是同一种用辅料做的药片给不同厂商贴不同标签。只有大蒜保健品真的含有大蒜。 这些保健品其实就是安慰剂。什么是安慰剂呢?现代医学要认定一种新药的疗效,要求做有对照的临床试验,把患同一种病的病人随机地分成两组,一组服用要试验的新药,另一组服用与新药外观相同、但不含有效成分只含辅料的假药,但是“欺骗”病人那是真药,这就是安慰剂。对许多疾病来说,服用安慰剂的病人在心理暗示的作用下也有一部分病情会好转甚至痊愈。只有当服用新药的那一组病人好转的比例明显高于服用安慰剂的,才能证明新药的确是有疗效的。 吃安慰剂的病人如果以为自己吃的是真药,病情也会好转,这叫做安慰剂效应。对保健品来说,安慰剂效应会更明显,因为吃保健品的人本来就大多是没病找病的健康人,对保健品效果的评价更为主观。在卖这些保健品的美国网站,可以看到很多消费者的正面评价,纷纷作证这些保健品如何有效、管用。这里面有些也许是托儿,更多的则是真正的消费者,他们吃了不含任何有效成分的保健品也觉得有效、管用,这就是安慰剂效应。所以在现代医学看来,个案是证明不了疗效的,消费者、患者的证词更不足为凭。要证明一种药物、保健品是否真正有效果,必须通过有安慰剂对照的临床试验。 即便保健品含有其标识的有效成分,也不能说明它就真的管用。目前并没有哪种草药类保健品被严格的临床试验证明了的确有效果——如果证明了,在美国就会获得食品药品管理局的批准成为药物了,之所以作为保健品而不是药物来卖,就是因为还没有被证明了的确有效。按照美国的法律,药物上市前必须证明有效性和安全性,保健品则不必证明,其实也就是让消费者吃个心理安慰。但是保健品并不是纯粹的安慰剂。作为安慰剂不能含有对人体健康有害的成分,而保健品虽然一般来说不含有明显的毒性(否则会被下架),但不等于就没有毒副作用。实际上很多保健品都已被发现了有很多毒副作用,例如上述草药保健品中,人参、银杏能抗凝血,圣约翰草能降低体内雌激素含量,紫锥菊能引起严重的过敏,锯叶棕能干扰性激素代谢等等。美国那些大品牌厂商把这些保健品的有效成分完全去掉,让它们变成纯粹的安慰剂,避免了毒副作用,可谓“业界良心”。...more5minPlay
January 18, 2020多巴胺的谎言现代导弹能够自己改变弹道,精确击中目标,但是复杂而且昂贵。二战时,美国心理学家斯金纳曾兴致勃勃地为美国军方设计了鸽子制导炸弹,但最终并未被采用。有没有一种方法,比导弹更便宜,比鸽子更可靠呢?有的,就是用人来制导,也就是今天恐怖分子使用的“人肉炸弹”。美国的911事件,就是这种想法的一次成功实施。这就是道金斯在其文章《设计信仰制导的导弹》里描绘的情形。要让人像鸽子一样,绑着炸弹心甘情愿地冲向敌方目标,这怎么可能呢?但是我们可以通过一个美丽的谎言来达成目的。这个谎言,就是宗教信仰。只要通过强有力的手段对一个人进行洗脑,让他相信死亡不是终结,而是重生,并且能够获得无上的幸福,就能够把他变成一个信仰制导的导弹,带着对“彼岸”的憧憬,义无反顾地冲向目标。这是模因的谎言。基因有没有类似的机制,通过“谎言”把人变成实现“目标”的机器呢?有的。基因通过一种叫“多巴胺”的神经递质,来驱迫动物(包括人)追求目标,而不管这个目标能否给个体带来好处。这个发现需要追溯到上个世纪50年代,麦吉尔大学的两位心理学家奥尔兹和米尔纳用老鼠做实验的故事,这也是人类研究成瘾行为的开端。此前,神经生物学家使用把电极植入动物大脑,并通上微弱的电流进行刺激的方法,获得了一些重要的发现。奥尔兹和米尔纳为了验证其中一个现象,也把电极植入老鼠的大脑,不想电极埋错了位置,这带来了意外的发现。他们发现,老鼠对大脑被电击似乎有某种喜爱。它挨了电击之后,又会回到原来的位置,等待下一次电击。他们用电击作为奖励,对老鼠进行行为训练,老鼠很快就学会了那种行为。他们把老鼠饿上24小时,然后在盒子里放置食物,但老鼠宁愿在原处等待电击,也不愿意去吃东西,看来电击的诱惑比食物大得多。他们设计了一个装置,老鼠如果按压杠杆,其大脑就会受到电击。老鼠一旦发现了这一点,就会开始自动自发、永不停歇的自我刺激,它们可以不吃不喝,不眠不休,忽视身边的异性,抛下新生的幼崽,直到昏死过去。他们进一步提高难度,老鼠必须跑过电网,才能得到一次电击,但老鼠依然乐此不疲,直到爪子被烧焦无法走路。他们得出结论:电击大脑的某些位置让老鼠产生了一种极度的快乐,老鼠对这种快乐迷恋上瘾,于是不顾一切。他们把电极所在的位置称为大脑的“快乐中枢”。到60年代,美国杜兰大学的精神病学家希斯把这个发现应用到了精神障碍患者身上。他在患者脑中安装电极,把一个按钮交给患者,让患者可以自己刺激大脑的“快乐中枢”。这些患者也像奥尔兹的老鼠一样,不停地自我电击,平均每分钟40次。研究者端来食物,他们即使很饿也不愿意停下来吃东西。最后研究者切断电流时,一个患者提出了强烈的抗议,另一个患者则在没有电流的情况下继续按了200多次按钮,直到被叫停。20世纪五六十年代流行的心理学理论是行为主义。行为主义认为,只有行为才是可测量、有意义的,什么感觉、想法,都是主观的,不可测量的,不应作为科学研究的对象。这种理论影响了科学家的观察,他们没有想到应该去问问患者,当电极刺激时是什么感觉。电击产生快乐,快乐让人更想要电击,这是非常合理的推测,除此之外,还有其他解释吗?有没有可能,那不是快乐,而是一个关于快乐的承诺,就像驴鼻子前面永远吃不到的胡萝卜?到了七八十年代,生物学家了解到,追求奖励的行为与神经递质多巴胺有关。研究者发现,如果用药物清空老鼠脑内的多巴胺,老鼠就会对所有的事物都失去兴趣,包括食物和能够导致成瘾的药物。人们认为,电击“快乐中枢”会分泌多巴胺,动物获得其他奖励(食物、性、毒品等)时大脑也会分泌多巴胺,多巴胺让动物产生快乐的感觉,这种快乐推动动物去行动。直到现在,多巴胺还常常作为快乐的代名词为大众津津乐道。但是有一些问题。研究者发现,大部分多巴胺不是在得到奖励时或其后产生,而是在得到奖励之前产生,如果多巴胺是快乐,这是解释不通的。快乐当然有可能在得到奖励之前出现,但显然更应该在得到奖励时或其后出现。多巴胺的作用如果不是快乐,那是什么?美国神经科学家贝里奇、罗宾逊等人做的一系列试验,提供了新的解释。贝里奇研究动物行为20多年,对动物的情绪和表情非常了解,知道动物感到愉快时会舔嘴唇,这就有了测量动物体验的独立指标。研究者用神经毒素把老鼠的多巴胺神经元损毁,发现老鼠失去了所有的欲望,连吃饭喝水都不会主动了,如果没有人为的干预,老鼠就会这样活活饿死渴死。但是,当把糖水喂给这些老鼠时,老鼠会舔嘴唇表示快乐。相反,用电极刺激老鼠大脑增加多巴胺分泌,或者直接把多巴胺注射到老鼠的大脑中,老鼠就拼命地寻找食物而且吃很多,但是它们的舔嘴唇动作没有增加。这些结果表明:多巴胺不是制造快乐,而是产生欲望,赋予动机。欲望和快乐不是一回事。欲望是追求快乐的动机,快乐是欲望被满足的结果。事实上,欲望和快乐产生于大脑的不同区域,有各自独立的神经回路。老鼠不停地按压杠杆,不是被快乐所驱动,而是被欲望所驱动。多巴胺产生欲望,它给了大脑一个奖励的承诺(“去做吧,它会给你快乐!”),但不负责兑现。被多巴胺(欲望)绑架的大脑,会要求个体一次次去执行指令,即便根本无法得到预期中的奖励(快乐)。这增加了我们对成瘾行为的理解。事实上,成瘾者从其沉迷的对象中所获得的快乐越来越少,欲望却越来越大。成瘾行为是一种强迫性行为。想一想,当我们沉迷于手机、网络,不停地刷新社交媒体,深夜迟迟不愿入睡,甚至连眼睛都睁不开的时候,我们真的很快乐吗?不,我们只是想要快乐。我们被多巴胺的谎言所欺骗,强迫性地去做那些其实无法带给我们快乐的事情。过去心理学告诉我们,要学会“延迟满足”,不要为了追求短期享乐,而损害了自己的长期目标,后者才是真正对自己有益的事物。多巴胺动机作用的发现,则进一步地指出:你在追求自我满足时,甚至可能连短期的快乐都享受不到,那不过是多巴胺驱使下的强迫性行为。你只是被持续的欲望所劫持,被虚假的承诺所蛊惑,像奥尔兹的老鼠一样不顾一切,像被信仰控制的“导弹”一样冲向目标。那么无欲无求是好事吗?也不是。正如科学家观察到的,当大脑中没有多巴胺,动物就失去了所有的欲望,会被活活饿死。欲望让我们行动,去追求那些生存和繁衍必需的事物,没有欲望会威胁到生存,更不会有人类的发展进步。一些严重的抑郁症患者,就是对所有的事物都失去了欲望和兴趣,最后自杀。...more10minPlay
January 16, 2020在人类的感觉之外法布尔的《蝉》被选入中学语文课本时,删去了“蝉的音乐”部分。在这个部分,法布尔介绍了他做的一个著名实验。一般人认为蝉发音是为了喊叫同伴,但法布尔认为这个意见是错误的。他借来两支土铳,在树下连开了两枪,声如霹雷。但是树上的蝉仍然继续歌唱,一点没有受到枪声的影响。于是法布尔认定:蝉好像一个极聋的聋子,对自己所发的声音是一点也感觉不到的! 其实蝉并非聋子,它身上也长着类似于人类的耳鼓的膜可以感觉声波,只不过能探测的声波频率范围比较窄,大致在3000到15000赫兹之间,但是这已足够让它们很清楚地听到其同种发出的声响。 我们很容易先入为主地以为其他动物有着和我们一样的感官,因为蝉没有听到我们能听到的声响,就以为它必定是极聋的聋子。人耳能感知的声波频率范围要比蝉宽得多,在20到20000赫兹之间。低于20赫兹的次声波和高于20000赫兹的超声波是我们无法听到的。但是大象却用次声波相互通讯,而蝙蝠和蛾子之间却在进行一场超声波战:蝙蝠能发射和探测超声波用以侦察猎物,而蛾子也能探测蝙蝠发出的超声波加以躲避。在这些动物看来,我们人类也是聋子。 人眼能够看到的光的波长范围大约在红光的770纳米到紫光的390纳米之间,因此我们把这个范围的光称为“可见光”,波长大于770纳米的红外线和低于390纳米的紫外线都是人眼看不到的。但是响尾蛇在夜间能够看到老鼠体温散发出来的红外线,蜜蜂则可以看到花瓣上的紫外线组成的图案,据此飞向花中心的花蜜和花粉。有的昆虫能够通过吸收或反射紫外线相互通讯。还有许多昆虫和鸟能依靠空中的紫外线分布导航,即使太阳被云彩、山峦、建筑物遮挡,它们也能通过感觉偏振光而确定太阳的具体位置。 人类的嗅觉更是乏善可陈。嗅觉最灵敏的人也只能最多分辨数千种味道,而狗能分辨出数百万种味道。大多数哺乳动物的嗅觉都比人灵敏得多,它们仅凭气味就能分辨敌友、发现猎物。 还有许多动物具有在人类看来非常神奇的“第六感”。例如,从单细胞的原生生物到哺乳动物都能利用体内分泌的化学物质——外激素——相互联系。蛾用外激素寻找配偶,蚂蚁用外激素调节社会行为、标记食物线索,哺乳动物用外激素标记领地、发出警告以及寻找配偶。人类用以感觉外激素的器官犁鼻器已经完全丧失或高度退化了,人类是否也能用外激素进行无意识的通讯是一个还没有定论的问题,争议本身就说明人类即使存在这种“第六感”,也是微不足道的。 有的“第六感”对我们来说更是完全陌生的。许多昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物都能感觉地球的磁场,用它来导航。有些动物(例如信鸽、鲸)甚至能通过感觉磁场强度的细微变化确定自己所在的位置。许多水生生物能够探测到其他动物体内散发出的电场,并进行电子战:鲨鱼能够通过探测猎物的电场进行捕食,有的鱼类则能自己发射电场,通过探测电场变化发觉捕食者。 有的人因此认为人类与其他动物相比,各项感官都退化了。汇总各种动物之长比人类之短,显然是不合适的。动物感官的差异,是适应环境的进化产物。我们的祖先没有进化出某种感官,或者某种感官出现退化,根本原因是没有这方面的需求,甚至要加以避免。例如,紫外线能对细胞中的遗传物质造成损伤,会导致癌变。为了保护视网膜,人眼就不能去感觉阳光中的紫外线,紫外线在进入人眼时,大部分都被角膜中的黄色素吸收、过滤掉了。而对于寿命短暂的昆虫、鸟类,它们不必担心视网膜癌变的危险,就可以去感觉、利用紫外线。 人的某些感官能力其实在动物中极为突出,例如人的视觉分辨能力和色彩感觉能力就非常发达。视觉是人类接受外部信息的最主要途径。我们看到一件陌生的东西,首先会仔细端详其形状和颜色,而其他哺乳动物则可能是过去闻闻其味道。大多数哺乳动物是色盲,但是人眼却能感觉、分辨极为丰富的色彩,这对生活在森林中以果实为主食的人类祖先至关重要,他们远远地就能把成熟的果实与不可食用的不成熟果实和叶子轻易分辨出来。有一个有趣的假说认为,人眼之所以对黄光特别敏感,是因为那是成熟香蕉的颜色。 当然,由于我们拥有无与伦比的大脑,感官也就相对不那么重要了。发达的大脑让我们能够通过制造和使用工具弥补感官的不足,而科学也让人类不能感觉的其他感官世界不再神秘,甚至可被利用了。...more7minPlay
January 14, 2020推测出来的动物人类经常被称为社会性动物,但是和蜜蜂、蚂蚁、白蚁之类的社会性昆虫相比,其社会性就不值一提了。社会性昆虫的成员不仅在工作方面有天生的严格分工,而且连生殖也分工了:只有一只“后”负责繁殖后代,其他的雌性昆虫则都丧失了繁殖功能,成为忙碌的“工作者”。这种现象称为“真社会性”。它是怎么进化出来的呢? 这些社会性昆虫有一个与其他昆虫不同的特征,它们并不是只生不养,而是花费了很多时间照料后代。因此,美国密歇根大学生物学家理查德·亚历山大在1974年提出了一个观点,认为时间延长的母爱是进化出真社会性现象的主要因素。很多人不同意这个观点。他们反驳说,如果母爱对真社会性的产生这么重要的话,为什么母爱最强烈的脊椎动物,特别是鸟类和哺乳动物,不存在真社会性?为什么只有昆虫才有真社会性? 亚历山大本来可以回答说,他并没有说母爱是产生真社会性的充分条件,有了母爱就一定会产生真社会性。而且,跟昆虫相比,鸟类、哺乳类的种数少得多,其进化史也短得多,可能还没机会进化出真社会性出来。但是亚历山大却采取了一个非同寻常的举动。他根据自然选择的原理,预测如果存在一种真社会性的脊椎动物的话,将会有什么样的特征。 亚历山大根据白蚁巢的情形,归纳出一种真社会性脊椎动物的窝必须有什么特征:它必须是非常安全的,否则等于是为天敌提供粮仓;为了适应不断增加的群体数目,它必须是能够扩展的;它的附近必须有充足的食物,这样群体的成员才不至于为了争夺食物而竞争;食物必须是不必冒什么风险就可以轻易得到的,群体的成员才不会因为怕担风险谁也不愿觅食。 根据这些真社会性动物窝的必备特征,亚历山大预测,真社会性脊椎动物的窝不可能像蜜蜂、蚂蚁的窝一样建在树上或树中,因为没有哪种树可以大到容纳一个真社会性的脊椎动物群体。这种窝只能全部埋在地下。在所有的脊椎动物中,只有哺乳动物能完全在地下生活(两栖类、爬行类和鸟类都不行),所以这种脊椎动物一定是哺乳动物。地下生活的哺乳动物以啮齿动物最多,所以真社会性脊椎动物最有可能是啮齿动物。 一般的地下啮齿动物(比如鼹形鼠)以草根为食,亚历山大认为这种食物的量太少,只适合于独居动物自己分开了去找。真社会性脊椎动物应该以大型的树根或块茎为食物。 这类脊椎动物的天敌(例如蛇)将能够钻进它们的地下窝中,但是不可能在那里横行,一只或数只英勇的个体会不惜牺牲将入侵者驱逐出去。这会导致真社会性动物中主管繁殖的“后”和“工作者”进化出不同长度的寿命和生殖功能。 那么,这种脊椎动物最可能生活在哪里呢?它们应该生活在有雨季和旱季交替的热带,因为这种地区的植物为了度过旱季,普遍具有大型的根和块茎储存水分和养分,是这种动物的最佳食物。这种动物的窝应该建造在坚硬的粘土之下,才不会有天敌通过挖掘将它们的窝暴露在露天之下一举歼灭。这两点表明,非洲的林地和灌木丛将会是它们的最佳生活地点。 在1975和1976年间,亚历山大在美国各大学巡回报告,介绍他对真社会性脊椎动物的预测。当他在北亚利桑那大学做介绍时,听众中有一位哺乳动物学家对他说,他对这种真社会性动物的介绍,象是在描述一种生活在东非的地下啮齿动物裸鼹鼠,并建议亚历山大与研究这种裸鼹鼠的南非开普敦大学生物学家珍妮佛·加维斯联系。加维斯这时正在研究裸鼹鼠的生理和生态,但对它们的社会行为一无所知。她正奇怪为什么抓来的裸鼹鼠在实验室里都不能生育,在收到亚历山大的来信后,才想到它们可能是真社会性动物。 1977年,加维斯在野外挖了一窝40只裸鼹鼠在实验室中养育。经过3年的观察,证实了裸鼹鼠的确是一种真社会性的脊椎动物。在野外,裸鼹鼠一窝大约有七、八十只,能多达300只,但是只有一只鼠后和一到三只雄鼠能繁殖,其他都是不育的工鼠,而它们的习性,与亚历山大预测的完全相符。后来加维斯及其学生又发现还有一种非洲鼹鼠——纳米比亚的达马拉兰鼹鼠也是真社会性动物,它们的个头较大,成员数量较少(一窝最多40只),但是其习性也符合亚历山大的预测。 神创论者往往指责进化论无法预测,只会当马后炮,不是科学。某些物理学背景的人士,也喜欢说进化论不象物理学那样能够做精确的预测,言下之意是说进化论即使是科学,也是属于比较“低等”的。生物现象要比物理现象复杂得多,预测也困难得多,但是,进化论史上也有过许多精彩的预测,亚历山大对真社会性脊椎动物的预测,以及达尔文对天蛾的预测(《达尔文的兰花》,本版2006年7月19日),就是很好的例子。...more7minPlay
January 13, 2020达尔文的兰花1862年,在《物种起源》发表3年后,达尔文出版了一部研究兰花的著作。达尔文研究兰花的目的,是要证明自然选择是生物进化的动力,为《物种起源》提供补充材料。 野生兰花有两万多种,花的形状、大小、颜色、香味千奇百怪,但是目的只有一个:用花香吸引昆虫(或蜂鸟)来采蜜,花粉沾到了它们的身上,就能帮助兰花传粉。因此兰花的繁衍离不开这些授粉者,不管它有着什么样奇怪的形状、构造,也都是为了适应授粉者。授粉者为了能采到花蜜,也要适应兰花。在自然选择的作用下,兰花和授粉者之间会一起进化。只有自然选择才能解释兰花构造的由来,这是达尔文研究兰花一书的主旨。 但是有一种原产马达加斯加的彗星兰却让达尔文感到了为难。这种彗星兰拉丁文学名的意思是“一尺半”,其名称源自它那“令人惊骇”(达尔文语)的花的形状:它有又长又细的花距,从花的开口到底部是一条长达11.5英寸(29.2厘米)的细管,只有底部1.5英寸(3.8厘米)处才有花蜜。“什么样的昆虫能够吸到它的花蜜?”达尔文大胆地预测: “在马达加斯加必定生活着一种蛾,它们的喙能够伸到10到11英寸长!” 但是有谁见过嘴巴如此细长的昆虫呢?“荒唐!”当时有些昆虫学家这么认为。不过达尔文的盟友、曾经独立提出自然选择学说的华莱士则坚定地站在达尔文一边。他写道:“可以很安全地预测在马达加斯加存在这样的蛾;访问那个岛屿的博物学家应该抱着和天文学家寻找海王星一样的信心去寻找它,我斗胆预测他们将会同样成功!” 1873年,著名博物学家赫曼·缪勒在《自然》杂志上报告说他的哥哥曾经在巴西抓到过喙长达25厘米的天蛾,说明达尔文的预测并不那么荒唐。1903年,这种蛾终于在马达加斯加被找到了——一种长着25厘米长的喙、像小鸟一般大小(展翅13-15厘米)的大型天蛾。它被命名为“预测”。这时候距离达尔文做出预测已过了41年。 纽约的美国自然历史博物馆正在举办《达尔文:其生平和时代》的展览,最后一个展品就是成功地证明了自然选择学说的预测能力的彗星兰和天蛾的标本。我虽然早就知道达尔文的这个著名预测,但是在看到有着如此细长的喙的天蛾标本时,还是感到了“惊骇”,不能不感叹进化之奇妙。 达尔文之所以敢于做出这个令人惊骇的预测,是因为他深知自然选择的威力。兰花的花距应该略长于授粉者的喙,这样授粉者在尽量伸长喙去吸花距底部的花蜜时,身体挤压到花冠,花粉才会沾到授粉者的身上。因此,在这样的情形下,兰花的花距越长,就会迫使授粉者沾到更多的花粉,就越容易留下更多的后代。反过来,授粉者的喙越长,就越容易吸到花蜜,有更充足的营养,也就越容易留下更多的后代。如此这般长期互相竞赛的结果,使兰花的花距变得越来越长,天蛾的喙也变得越来越长。 这种现象并非绝无仅有。在南非,生活着十几种“长鼻苍蝇”,它们也长着细长的喙,长度可以与“预测”天蛾相媲美,而身体却小得多。相应的,在那里有许多种有着细长的花距的花由它们传粉。 在马达加斯加还有一种与“一尺半”彗星兰同属的兰花,它的花距还要长,长达40厘米。1991年,美国昆虫学家基因·克里茨基(GeneKritsky)学达尔文做出预测:在马达加斯加还存在着一种未知的大型蛾类,其喙长达38厘米! 这个预测还未被证实。这种兰花在野外已经绝迹了,靠人工栽培存活了下来。它的传粉者是否也已灭绝?我们只能希望,它能靠吸取其他花的蜜而生存下去。也许用不着再等41年,又会有一种奇特的天蛾令人惊骇。...more6minPlay
January 12, 2020智商高低并非都是天生的最近美国出了一本披露白宫内幕的畅销书,让美国总统川普的精神状态和智力再次成为舆论焦点。川普发推特怒气冲冲地宣布他最大的财富是精神稳定和聪明,自己是一个“非常稳定的天才”。有媒体向白宫索要川普智商测试分数,当然是没有回音。一个人智力的高低并不是靠自己说的,别人能够通过其言行感觉出来。但感觉毕竟是很主观的,人们希望有一个客观标准来衡量人的智力,智商测试因此诞生。实际上智商只是测试了智力的某些方面,并不能全面评估一个人的智力。智力是非常复杂的现象,没有什么简单的测试能够全面反映,也难以定量。但是在找到更恰当的评估智力的方式之前,智商测试还是可以作为评估智力的一项指标存在。智商测试是想要测出一个人天生智力的高低,理论上不应受后天因素的影响。实际上并非如此。一个人智力的高低大约只有一半是基因决定的,营养、教育等后天因素的影响同样重要,智商高低也不例外。从1932年到1978年,美国人平均智商每过十年就上升3点,这被称为弗林效应(这个现象最早是詹姆斯·弗林发现的),在其他国家也有类似现象。这显然不可能归为基因改变的结果,只能是后天因素造成的。其中一个因素是教育。学生们对智商测试这种考试方式更为熟悉,也就容易获得更好的成绩。还有一个重要因素是营养的改善。营养不良会对胎儿、儿童的大脑发育造成不良影响,从而导致智力低下。其中很关键的一个营养素是碘。孕妇、儿童缺碘是儿童智商低的重要原因。美国在1924年开始推广碘盐。有学者比较了在1921-1927年出生的美国军人的智商,发现在1924年之后出生的军人比1924年之前出生的智商高出15点,在全美范围内,碘盐平均让美国人智商增加了3.5点。但在发达国家,智商增长趋势可能已经到头,甚至出现下降。例如,丹麦军人的智商从1988年到1998年增加了1.5点,但是从1998年到2004年反而降低1.5点。英国14岁儿童的智商从1980年到2008年降低了2点多。有人把这归咎于人类遗传质量的下降,这是说不通的,人类基因库不可能在短期之内出现大的改变。更合理的一个解释是发达国家近年来接受大量发展中国家的移民,发展中国家因为营养、教育比较差,平均智商相对较低,其移民拉低了发达国家的智商。这些国家的极右势力因此把这作为反对接受移民的理由之一,这是误把智商当成是天生决定的。移民的后代在享有发达国家的营养、教育之后,智商又会上升。发达国家的智商下降可能还有别的因素,例如,发达国家的儿童虽然无营养不良之忧,但是高糖分、高脂肪、高盐分的不健康饮食也许也会对儿童智力发育有不良影响。而且,现在的小孩沉迷于电子产品,阅读能力不如以前的小孩,也会影响智商测试结果。这些因素如果是真的,更值得重视。...more5minPlay
January 11, 2020控制性别比例的无形之手上期《莫非真有“贫穷基因”?》一文转贴到我在新浪网的博客后,不知为何在两天内就吸引了3万多点击和一百多条评论。许多评论者显然没有耐心把我的文章看完,不知我其实是在质疑“贫穷基因”的存在。另有一些人看来缺乏统计常识,以为举几个例子就可以否定统计结果。 不过有的误解似乎是因为用语造成的。我说等级高的母鹿将会“倾向”于生儿子,而等级低的将会多生女儿,这让有些人以为我在说动物能够有意识地控制后代的性别。其实我说的“倾向”是统计意义上的偏向,指有更高的概率出现某种情况,与动物本身的意愿无关。这种倾向性是无意识的生理反应的结果。当母鹿处在不同等级的环境中时,其身体会因此发生一些生理变化,这些生理变化又会影响到其后代的性别比例。 当然,在一般情况下动物的性别比例相同,以致于人们把这当成理所当然的事实。实际上,从经济学的角度来看,一个生物群体的雌雄比例相同,是一种极大的浪费。大部分动物都不实行一夫一妻制,一个雄性动物足以使无数的雌性动物怀孕,要满足传宗接代的需要,一个群体只要有少数几个雄性就绰绰有余了。但是,为什么在绝大多数生物群体中,雌雄的比例都相同? 有人会说,这正是因为动物后代的性别是没法任意选择的,而是随机的。绝大多数动物的性别是由精子决定的,比如在哺乳动物,带Y染色体的精子决定雄性,带X染色体的精子决定雌性,由于Y精子和X精子比例相同、活力一样,所以在概率上,生雄生雌的比例相同。(在人类,男婴的出生率要比女婴略高一些,但因为男婴的存活率较低,所以在自然情况下,最后男女数目仍然大致相等。) 但是这只是一个表面现象。两种精子的比例,是由基因决定的。基因也可以使雄性产生不同比例的精子,或者使卵子有选择地偏向于与某类精子结合,从而使雌雄的比例发生改变。为什么没有出现这种情况,而是要让雌雄比例保持相同?这是自然选择决定的。 假定在一个生物群体中,雄性数目要比雌性少,比如说是一比四,一头雄性平均与四头雌性交配,这样的话,做为雄性,其基因的传播率是雌性的四倍,也就是说,在进化上,雄性有四倍的优势。如果有一个母体发生了基因突变,倾向于生儿子,她的基因就会很快地在群体中传播开去,在后代中雄性会越来越多,直到雄性和雌性的数目相等,雄性在进化上不再具有优势为止。反过来, 如果雄性的数目多于雌性,雌性的数目也会在自然选择的作用下增加,直到二者扯平。可见,在自然选择的作用下,一个群体的雌雄数目不能不保持大致均等。自然选择之所以会选择出这个结果,其原因又是因为在有性繁殖中,基因一半来自父方、一半来自母方,在基因的传递上,雌雄平等。 这个解释还隐含了一个假设:在一个群体中所有的雄性都有相等的交配机会,所有的雌性也都有相等的交配机会,而且雌雄交配是随机的。在某些情形中,这个假设不成立,那么雌雄的比例就不会相等。例如,如果一个个体只跟一个群体中的一小部分同性竞争交配,也就是说交配竞争是“局部”的,那么性的比例将会发生改变。一个极端的例子是球腹蒲螨。这种螨虫有一个非常奇怪的交配习性,当还在母亲的体内时,儿子就与姐妹们交配。这些儿子没必要跟整个群体中的其他雄性竞争,而只是与自己的兄弟相互竞争,那么,就有必要减少儿子的数目来减轻这种没有意义的竞争,因此,一个母亲每次生产,只需产下少量的儿子就能使她的女儿们都受精了,性的比例将会偏向于雌性。事实上,这种螨虫每一次生产,平均有86个女儿,而只有4个儿子。在某些其他物种中也存在这种局部交配竞争现象,它们的后代雌雄比例也都符合理论预测。 即使是雌雄比例这种看来平淡无奇、理所当然的现象,其背后也有着深刻的因素,仿佛有一只无形的手在悄悄地控制着。只不过这是自然选择之手,是亿万年来生物进化的结果,既不是动物自身的意愿,也不是什么神秘的力量。...more6minPlay
January 09, 2020莫非真有“贫穷基因”?我们处于基因的世纪,几乎每天都会见到报道说发现某种基因影响人的疾病、生理、心理和行为,甚至连一个人的政治倾向也有人认为与基因有关。如果是在二、三十年前,类似这样的一则报道将会引起轩然大波,但是现在人们已经见怪不怪了。 不久以前,苏格兰格拉斯哥人群健康中心的研究人员向媒体透露说,他们发现有一种基因与贫穷人群有关。这则消息没有引起什么反响。认为人的贫穷是由基因导致的,这并非新鲜的想法,早在上个世纪初遗传学刚刚建立的时候,有不少遗传学家就这么宣称过,由此引发了一场旨在消灭劣等基因以改造社会的“优生学”运动,使“优生学”一词后来在西方声名狼藉。 不过,这一次苏格兰的遗传学家似乎并非是在空谈。他们发现,在苏格兰贫穷社区的人群中,体内细胞因子的含量要比富裕社区高得多。细胞因子能使人体免疫系统处于警戒状态,随时准备抵御细菌的入侵。因此体内细胞因子的含量高有助于提高儿童对疾病的免疫力,这可能是自然选择的结果,是贫穷人群对比较的恶劣生存环境的一种适应。不过,对儿童有益的因素对成人却可能有害。人体免疫系统持续处于警戒状态会导致慢性炎症诱发心血管等疾病,让人容易衰老。据称生活在格拉斯哥东区的穷人到55岁看上去就跟70岁一样老,他们的平均寿命只有64岁。 这项研究至此听上去还没有什么出格的地方。不过其研究人员并不满足于此。他们对实验对象做脑部扫描,想要发现这种高免疫力对人的心理状态有何影响。他们认为细胞因子也会影响人的情绪,让人对人生感到悲观,因此可以解释为什么穷人会觉得自己受困于贫穷,而失去了改善生活的兴趣。换句话说,这种由贫穷环境选择出来的基因又会让人安贫乐道,难怪苏格兰媒体将它称为“贫穷基因”。 穷人的后代一般来说也更容易贫困,暴发户即使在现代社会也不多见,从这个角度上说,贫穷是“遗传”的。而人类的婚姻历来讲究门当户对,让穷人和富人分别成了两个“遗传群体”,那么在这两个“遗传群体”中找到有些基因的频率不一样,也不是什么奇怪的事。细胞因子是否就是一个与贫穷有关的基因,光靠研究苏格兰格拉斯哥市的穷人群体是不足以得出结论的,还需要与世界各地的穷人群体相互比较才行。 即使这真的是一个与贫穷相关的基因,也不能说明它就是“贫穷基因”。相关性并不等于因果性。它可能与贫穷没有直接的关系,也可能是贫穷的结果而不是因素。把它做为贫穷的因素,最多算是一种难以证明的猜想。 可能是因为历史文化的原因,英国科学家喜欢去研究贫富差异。在1997年,英国科学家公布过一项调查结果,发现老夫少妻的后代中儿子多于女儿,而老妻少夫的后代则是女儿多于儿子。在英国,老夫少妻多发生于上层阶级,而老妻少夫则多发生于社会的底层,因此这似乎表明后代性别的比例也存在贫富差异。 其实这种现象生物学家们早就发现了。根据自然选择原理,如果一个生物群体存在着等级,不同等级的交配机会不同,那么,后代性别比例也会发生变化。等级较高的,会生更多的儿子,因为它们的一个儿子可以跟许多雌性交配,传播基因快;而等级低的,会生更多的女儿,生了儿子也不容易找到配偶,生了也白生。 1985年通过对苏格兰红鹿的研究,证实了这项预测。这种红鹿实行一夫多妻制,母鹿中则存在着等级制度。等级高的母鹿能够抢到更多的食物,长得更强壮,它们的后代能受到更好的照看,结果它们的后代也比平均水平强壮。如果母鹿能够“知道”自己的等级(比如,老是觉得肚子饿或血液中二氧化碳含量高,就意味着等级低),那么等级高的母鹿将会倾向于生儿子,而等级低的将会多生女儿。 人类是生物长期进化的产物,我们的行为不可避免地会打上进化、遗传的烙印,虽然我们未必会意识到。但是人类同时又是社会的产物,贸然把人类的行为都归因于人的生物学属性,是不明智也是不负责任的。特别是在发布能够影响到社会观念、社会决策的进化生物学和遗传学研究成果时,更需要慎重。...more6minPlay
January 08, 2020性与死的统一2000年,美国出了一本名为《性与死:生物学哲学导论》的高级教科书。这本 书介绍、讨论的都是关于“进化”“基因”这些很专业化的生物学哲学问题,与性和死都没有什么关系。为什么用了这么个题目呢?作者解释说“因为这个题目很有 趣”“生物界是奇妙和古怪的,至少比我们所能想象的还要古怪”。其实作者完全 可以更明白地说:因为性和死是生物界的永恒主题,就像爱和死是文学作品的永恒主题一样。 无性的生物可以靠不断的分裂而永世长存,有性的生物却必死无疑。性是对死 亡的抗拒,是新生命的开端。这两个相对的力量,有时却能古怪地结合。例如,在蜘蛛纲和昆虫纲动物中,有时能观察到所谓“性食同类”(sexual cannibalism), 即在交尾前后甚至交尾过程中,雌性吃掉与之交尾的雄性。最著名的例子当然是螳螂了。 对雌螳螂杀夫的首次描述,出现于1658年出版的德语著作中。在1886年,一位美国昆虫学家向《科学》杂志报告了他在实验室看到的雌螳螂在交配前吃掉雄螳螂的头,而无头雄螳螂仍设法完成交配的奇怪情景, 这大概是关于这一现象的第一篇科学文献。稍后,法布尔在《昆虫记》中也描述了螳螂杀夫: “然而在事实上,螳螂甚至还具有食用它丈夫的习性。这可真让人吃惊!在吃它的丈夫的时候,雌性的螳螂会咬住它丈夫的头颈,然后一口一口地吃下去。最 后,剩余下来的只是它丈夫的两片薄薄的翅膀而已。这真令人难以置信。” 从这段描述看我们不知道法布尔是亲眼所见,还是仅仅只是在转述一个公认的事实。不管怎样,随着《昆虫记》风靡世界, 雌螳螂“杀夫”(或者更确切地说是“吃夫”)的恶名和雄螳螂“殉情”的美名也就尽人皆知了。 生物学家们甚至试图论证“吃夫”的合理性。有的说,雌螳螂产卵需要大量的能量,雄螳螂的肉正是极好的能量来源。断头的雄螳螂能完成交配,这是已被实验证实的,因为控制交配的神经不在头部,而在腹部,而且,由于某些神经抑制中枢位于头部,头被吃掉反而还有助于增强雄性的性能力呢。雄螳螂不死,真是天理难容了。 不过,很少有人在野外观察到雌螳螂吃夫。我们说的螳螂,乃是一大类昆虫的 总称(是昆虫纲下的一个目—螳螂目),包括1500多种形态、生态各不相同的 螳螂。绝大多数螳螂物种都没有被观察到“吃夫”现象,这个名声主要归咎于两种 分布较广的螳螂:中国大刀螳螂(Tenodera aridifolia sinensis)和欧洲螳螂(Mantis religiosa)。但是,研究者报告的吃夫现象都是在实验室里观察到的,在这种条件下, 担惊受怕的动物往往会有异常的举动,在自然状态下是否果真如此呢?这是真的与生殖有关的自相残杀,还是纯粹为了喂饱肚子的自相残杀?没人否认螳螂的确会自相残杀,而个子要小得多的雄螳螂也很容易成为雌螳螂的牺牲品,问题在于这是否有生殖意义? 在1984年,两名科学家里斯克(E.Liske)和戴维斯(W.J.Davis)虽然同样在 实验室里观察大刀螳螂交尾,但是做了一些改进:他们事先把螳螂喂饱吃足,把灯光调暗,而且让螳螂自得其乐,人不在一边观看,而改用摄像机记录。结果出乎意料:在记录的30次交配中,没有一次出现了吃夫。相反地,他们首次记录了螳螂复杂的求偶仪式:雌雄双方翩翩起舞,整个过程短的有10分钟,长的达两个小时。 里斯克和戴维斯认为,以前人们之所以频频在实验室观察到螳螂“吃夫”,原因之 一是因为在直接观察的条件下,失去“隐私”的螳螂没 有机会举行求偶仪式,而这个仪式能消除雌螳螂的恶意,是雄螳螂能成功地交配所必需的。另一个原因是因为在实验室喂养的螳螂经常处于饥饿状态,雌螳螂饥不择食,把丈夫当美味。为了证明这个原因,里斯克和戴维斯在1987年又做了一系列实验。他们发现,那些处于高度饥饿状态(已被饿了5~11天)的雌螳螂一见雄螳螂就扑上去抓来吃,根本无心交媾。处于中度饥饿状态(饿了3~5天)的雌螳螂会进行交媾,但在交媾过程中或在交媾之后,会试图吃掉配偶。而那些没有饿着肚子的雌螳螂则并不想吃配偶。 可见雌螳螂吃夫的主要动机是因为肚子饿。但是在野外,雌螳螂并不是都能吃 饱肚子的,那么,吃夫就还是可能发生的。在1992年,劳伦斯(S.E.Lawrence)在葡萄牙对欧洲螳螂的交配行为进行了首次大规模的野外研究。在他观察到的螳螂交尾现象中,大约31% 发生了吃夫行为。在野外,雌螳螂大概处于中度饥饿,吃掉雄螳螂,对螳螂后代也的确有益。1988年的一项研究表明,那些吃掉了配偶的雌螳螂, 其后代数目比没有吃掉配偶的要多20%。里斯克和戴维斯也承认,欧洲螳螂发生的吃夫现象可能比其他螳螂远为普遍,是它们给螳螂带来恶名。但是,雄螳螂很显然不是心甘情愿地被吃的。它们在交配前,小心翼翼地悄悄接近雌螳螂,避免被发觉。交配时从雌螳螂背后跃上,交配完了之后迅速地逃离,没有为了后代牺牲自己的迹象。雄螳螂可以多次交媾,没有必要做一锤子买卖。从自然选择的角度看,雄螳螂应该与尽可能多的雌螳螂交配,在最后一次交配中再被吃掉;而雌螳螂也应该与尽可能多的雄螳螂交配,而且应该每次都把雄螳螂吃掉。 如果说,对螳螂吃夫的普遍性至今在学术界还有异议,对某些蜘蛛种类的“吃 夫”行为,却是少有争议的。被研究得比较透彻的是澳大利亚红背蛛(学名哈氏寇蛛, Latrodectus hasselti,与著名的黑寡妇同属, 主要特征是背上有红条)。这项工作主要是加拿大生物学家安德拉德(M.Andrade) 在近年来做的。与螳螂相似,红背蛛的吃夫现象也与雌蜘蛛的饥饿状态有关,这可以解释为什么吃夫现象并不总是发生。安德拉德在1998年报告说,在实验室条件下, 多达50% 的交配没有发生“吃夫”,而在野外,也有35%的交配没有“吃夫”。在 交配前,个头比雌蜘蛛小的雄蜘蛛要小心翼翼地与雌蜘蛛进行交流,确信它有意交配,避免被当成猎物。然而,一旦交配开始,与雄螳螂截然不同的是,雄蜘蛛不仅心甘情愿地牺牲自己,而且简直就是在引诱雌蜘蛛吃自己:这种雄蜘蛛有两根交配器,交配时,先插入一根,倒转身体,把腹部送到雌蜘蛛的嘴巴前面邀请雌蜘蛛吃它! 雌蜘蛛如果有食欲,就会喷上消化液开始吃。在被吃的时候,雄蜘蛛如果不是太虚弱的话,会设法拔出第一根交配器,插入第二根交配器,进行第二轮交配,而雌蜘蛛会继续享受它的美餐。 雄蜘蛛作出牺牲的原因是因为它们与雄螳螂不同,很难再有第二次交配的机会。在寻找配偶的过程中,80%以上的雄蜘蛛会因为各种各样的原因而死亡。历尽千辛万苦找到雌蜘蛛,就不要指望还有第二次机会,而应该倾其所有,孤注一掷。在被吃时,雄蜘蛛因此延长了交配时间,可以注入更多的精液,让更多的卵被自己的精子受精。而且,雌蜘蛛在吃了雄蜘蛛后,就较不愿意再接受第二只雄蜘蛛的求偶。这样,被吃的雄蜘蛛就有可能留下更多的后代。研究表明,它们的后代比那些没有被吃掉的雄蜘蛛的后代大约多了40%。 生物现象有时的确要比我们想象的还要古怪。但是从自然选择的角度看,却不 奇怪。正是在自然选择的作用下,性和死如此奇妙地结合在一起。...more10minPlay
January 07, 2020血迹里的秘密我很喜欢看美国探索频道的“新侦探”节目。在节目中有时会出现这样的镜头:有人向警方报告其家人失踪了,警察来做调查,在失踪者家中搜索了一番,并未发现异样。往地上、墙上喷洒试剂,关上百叶窗,却发现地上、墙上有一块块的东西在发蓝光,表明那是血迹。原来失踪者是在家中被杀的,死前大量流血,只不过杀人者把房间清洗过了。你有没有想过警察用的是什么药剂,它为什么能把肉眼看不见的血迹检测出来? 警察喷洒的试剂的主要成分是过氧化氢和鲁米诺。鲁米诺是一种人工合成的有机化合物,早在1853年就被合成出来了。到了1928年,化学家首次发现这种化合物有一个奇妙的特性,它被氧化时能发出蓝光。几年以后,就有人想到利用这种特性去检测血迹。血液中含有血红蛋白,我们从空气中吸入的氧气就是靠这种蛋白质输送到全身各部分的。血红蛋白含有铁,而铁能催化过氧化氢的分解,让过氧化氢变成水和单氧,单氧再氧化鲁米诺让它发光。这种检测方法极为灵敏,能检测只有百万分之一含量的血,即使滴一小滴血到一大缸水中也能被检测出来,由此可知犯罪分子是多么难以把现场清洗干净了。 明白了鲁米诺发光的道理,就会知道这种检测方法其实并不那么可靠,不要一喷上鲁米诺试剂发现地上一片蓝光就大叫“有血”。既然鲁米诺发光是氧化导致的,这就意味着有很多氧化物以及能起催化作用的金属也能让鲁米诺发光,这其中包括日常使用的次氯酸漂白剂。如果犯罪分子用漂白剂清洗过现场,就有可能干扰鲁米诺的使用。这两种发光情况略有不同,漂白剂导致的发光是快速闪现的,而血迹导致的发光是逐渐出现的。有经验的侦探通常能对二者做出区分,不过也不一定都能做到。 怎么办呢?可以采取几种办法,一种是让现场干燥几天,漂白剂的干扰作用就会消失,而血迹即使过了许多年,还能让鲁米诺发光。另外一种办法是使用某种能抑制次氯酸的干扰作用的化合物。很显然不能使用抗氧化剂,因为那会把血迹与鲁米诺的反应也抑制住了。人们针对次氯酸的化学结构,例如针对它含有的氯原子,找到了合适的抑制物。最保险的办法是在用鲁米诺发光法检测到疑似血迹的物质后,用别的方法确定那的确是血迹。人们发现,血迹在被鲁米诺处理过以后,它含有的遗传物质DNA并没有被破坏掉,还能从中提取出来做鉴定。这样就几乎万无一失了。 类似的原理也被应用于医学临床检测。体检时有一项常规检查叫做查“便潜血”,这指的是消化道出血量很少,夹杂在粪便中的红细胞又被消化分解掉了,无法用肉眼和显微镜发现出血状况。这时可用化学试剂进行检测。医生用滤纸沾一点患者粪便,然后滴上含有四甲基联苯胺和过氧化锶的试剂。过氧化锶会产生过氧化氢。如果粪便中含血红蛋白,血红蛋白中的铁就会把过氧化氢分解成单氧,无色的四甲基联苯胺与单氧反应后变成了蓝色。 在人体体内新陈代谢过程中也会产生过氧化氢。过多的过氧化氢会对身体产生损伤,会导致衰老、癌症等后果。体内过氧化氢会与血红蛋白反应,形成高铁血红蛋白,使血红蛋白不能再结合、运输氧气,导致缺氧。为避免出现这种情况,血液中有过氧化氢酶能随时把过氧化氢分解成水和氧。在过氧化氢酶的保护下,正常人体内高铁血红蛋白的含量只占血红蛋白总量的0.5%。有的人体内缺乏过氧化氢酶,其高铁血红蛋白可达30-40%,需要用维生素C、甲基蓝之类的还原性药物进行治疗。 过氧化氢在体内也能发挥有益的作用,例如白细胞中产生的过氧化氢能用于消灭入侵体内的细菌。国外有人据此鼓吹一种“生物氧化疗法”,往病人静脉注射过氧化氢,声称能够用于杀灭体内的病菌、病毒,治疗各种疑难杂症,包括癌症、艾滋病等等。事实上并没有证据表明这种疗法确实有效,反而很危险,过量的过氧化氢进入血液,会破坏红细胞,导致溶血、贫血,甚至死亡。 不过,过氧化氢的确可以用做药物。常用来处理伤口的双氧水的主要成分就是过氧化氢。血液中的过氧化氢酶将双氧水中的过氧化氢分解产生氧气,因此双氧水涂到伤口上后就会冒泡,这样就有助于清洗伤口。同时,过氧化氢也能破坏细菌的细胞膜从而杀死伤口上的细菌,其中一个原因,就是因为细菌和人体细胞不一样,它没有过氧化氢酶,没法分解过氧化氢来保护自己。...more7minPlay