科学能创造超人吗?

基因、技术或药物能制造出一代超人吗?
11月20日2018

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孩子打扮成超级英雄

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本周-人类2.0!我们可以利用基因、药物和技术成为超人吗?另外,在新闻中,男人和女人的想法真的不同吗?为什么我们所说的“公斤”在变化?研究人员发现了一种会谈论过去的动物。

在这一集里

精子竞争

00:48 -气候变化杀死精子

热浪如何导致昆虫的精子死亡,这可能会破坏生物多样性。

气候变化杀死精子
与东安格利亚大学的马特·盖奇合作

随着气候温度的升高,热浪变得越来越频繁和强烈,但这对我们周围的植物和昆虫有什么影响呢?随着地球温度的升高,生物多样性趋于下降,但研究人员一直困惑于其中的原因。现在,东安格利亚大学的一个研究小组发现,热浪会影响昆虫的精子数量。伊兹·克拉克从马特·盖奇那里听说……

马特:虽然有很多研究关注温血物种以及热量如何影响男性的生育能力和精子功能,但很少有研究关注像昆虫这样的冷血物种我们认为这是一个很大的知识鸿沟因为我们星球上的大多数生物多样性都是冷血的。它们甚至可能对环境温度的变化更敏感,因为我们自己的核心体温也会随着外部热环境的变化而变化。

伊兹:好吧,那么你在这些冷血动物身上发现了什么?

Matt -我们基本上对实验诱导的热浪条件如何影响生殖性能和生殖生物学感兴趣。我们选择甲虫是因为首先它是昆虫。大约四分之一的昆虫是甲虫。我们所做的就是把成年的雄性和雌性甲虫暴露在模拟的热浪环境中我们的热浪环境是那些被广泛接受的热浪的定义也就是当它们的正常温度上升5度,持续5天然后我们发现雄性的生育能力或雄性的生殖产出随着热浪的暴露而显著下降。所以一波热浪会使雄性的繁殖能力减半当我们给雄性第二波热浪时它们基本上就不育了。

伊兹:那雌性甲虫呢?

所以雌性甲虫本身对热浪是有抵抗力的,所以如果你给一只雌性甲虫加热,然后让它和一只没有经历过热浪的雄性甲虫交配,它就没事了。她的繁殖能力和她从未经历过热浪的情况完全一样。但是如果你与雌蜂交配那么它的精子储存器官中就有成熟的受精精子大多数雌性昆虫都有那么它就会遭受热浪的折磨。所以不知何故,热浪正在破坏她体内储存的精子。然后我们看到女性的生育能力下降了30%。

Izzie:所以它们会和雄性交配,它们储存精子,当它们喜欢的时候使用它,但是如果它们遇到热浪,雌性不会受到影响,但它携带的精子会受到影响。

马特-没错。但我们也发现了热浪的跨代影响所以如果你的后代是经历过热浪的父亲或精子的后代我们发现这些后代的寿命缩短了所以他们的寿命比那些父亲或精子从未经历过热浪的后代短20%。如果你是父亲的儿子或精子经历了热浪,你的生殖潜力也会降低。

伊兹-哦,天哪。你知道生殖生物学中到底发生了什么导致了这种结果吗?

马特-目前还不知道但我们的主要嫌疑是DNA损伤。我们知道热量会破坏精子内的DNA我们知道DNA受损的精子也会有生育能力和怀孕问题,比如人类。但我们还没有证明这种跨代损害的机制是什么。

伊兹:如果我们看到这些生殖问题和气候变化影响男性生育能力,那又会有什么影响呢?这会产生什么影响呢?

马特:嗯,我想如果你从生物多样性的角度考虑这可能是一个很大的影响,因为如果你不能繁殖,你的种群生存能力就不是很好,所以我们已经证明了在控制条件下精子敏感性会导致种群数量下降我们在自然环境中看到的。但我们真的想更紧密地确定这一点,我们计划在实验室里在种群水平上做这件事,也许也会尝试把它带到实地,在更多与实地相关的条件下观察昆虫。

我们想知道种群能否进化地适应气候的变化,以及它们适应的速度有多快。当然,我们真的很想了解导致这种跨代损害的机制是什么,因为这可能与包括我们自己在内的许多物种有关。

05:27 -移情,逻辑和性别

男人和女人的想法真的不同吗?这和自闭症有什么关系?

同理心,逻辑和性别
剑桥大学的Varun Warrier

1992年出版的《男人来自火星,女人来自金星》一书曾是美国作家约翰·格雷的畅销书。不可否认,这都是关于人际关系的,但其核心是声称男性和女性的思维方式不同。换句话说,心理学家在两种理论中提出,女性往往是更好的移情者,男性往往更好systemisers,而自闭症患者往往这是男性大脑的一个极端例子。但这些说法是基于对不到100人的研究。所以现在科学家们在一个非常大的样本上重复了这个分析。但是他们发现了什么呢?克里斯·史密斯听取了这项新研究的作者之一瓦伦·沃里尔的意见……

瓦伦:这两种理论研究的是男人和女人对某些事情的看法。因此,第一个理论被称为“性别差异的移情-系统化理论”,根据这个理论,我们可以研究两个特定的领域:移情,即识别某人想法或感受的能力,另一个被称为系统化,识别和识别模式。这一理论表明,平均而言,男性在系统化方面强于女性,而女性在移情方面强于女性。第二种理论是针对自闭症患者的。自闭症是一种神经发育疾病,个体通常在社会交往方面有困难,并且异常地限制兴趣。这一理论被称为“自闭症的极端男性大脑理论”,该理论认为,与典型人群相比,自闭症患者往往更善于系统化,而同情心较差。

Chris -那你打算测试什么呢?

Varun -所以之前的研究是用相对较小的样本量来检验这两种理论的。我们想看看这些结果有多可靠。所以我们得到了大约65万人的数据,其中也包括36000名被诊断为自闭症的人的数据他们都填写了这两项共情和系统化的测量。

Chris -你能解释一下,你是怎么知道我有多有同理心的?你如何计算出我的系统化程度?

一种方法是使用自我报告量表,它会问一些问题,比如你在多大程度上同意或不同意特定的陈述。所以陈述包括:“人们经常告诉我,我说的话很粗鲁。”在这个特殊的研究中,我们使用了十个这样的问题。同样,我们使用十个这样的问题来映射自我报告的系统化;比如“我经常注意到别人没有注意到的小细节。”

克里斯:你现在带来了很多你可以研究的人。你说你知道有超过65万人被研究过,是吗?出现了什么趋势?

Varun:我们看到的是,平均而言,典型男性的得分略高,但在统计上明显高于典型女性在系统化自我报告中的得分,而典型女性在同理心自我报告中的得分略高于典型男性。当我们深入研究自闭症患者时,我们发现,平均而言,无论性别,自闭症患者在系统化测试中得分更高,在移情测试中得分略低,与典型人群相比。

克里斯:你按年龄分类了吗?这是人们从小就养成的,还是一种天生的东西,从一个人出生的那一刻起就存在,作为一个男孩或女孩,他们会养成这些特征?

瓦伦:是的。所以我们研究了年龄和测试分数之间的关系。我们知道移情和系统化都部分是遗传的,所以其中有一些天生的成分,但这只是一小部分。因此,基因解释了系统化和共情的总差异的大约三分之一。所以有相当多的其他因素可能会导致,你知道,移情和系统化的典型差异,我们真的不知道这些因素是什么。很有可能,社会规范等环境因素确实塑造了移情和系统化,当然人们对移情和系统化的认识也是如此。

克里斯:现在这意味着什么?因为这基本上给你20年前提出的理论增加了额外的分量,但它给我们带来了什么?下一个在哪里?

下一步我们还需要了解这些典型的性别差异是从哪里出现的。它们来自环境因素吗?如果是由环境因素造成的,我们可以采取什么政策来尽量减少这些性别差异。我们如何鼓励更多的女性进入STEM领域,我们如何制定政策鼓励更多的人进入系统化的领域,同样,我们如何鼓励更多的男性更具同理心?这是我们需要深入研究的。

牛

通往实验室培育肉的道路
Mark Kotter,剑桥大学,Elpis Biomed

肉类行业是全球温室气体排放最严重的行业之一。为这个行业提供饲料的是,西方人每年平均吃下与自己体重相当的肉;虽然有些人已经减少了他们的消费,或者变成了素食主义者,以减少他们的影响,但大多数人仍然是坚定的食肉者。那么科学能帮上忙吗?乔治亚·米尔斯听取了剑桥大学衍生公司Elpis Biomed的马克·科特的意见;他们的一项技术是实验室培育的肉……

马克:基本上在我的学术实验室里,我们发明了一种新的方法来制造非常一致批次的细胞。

乔治亚-这和肉类工业有什么关系?

马克:嗯,直到最近我才知道我们的观点是创造出可以用来研究人类疾病的细胞。我们制造的其中一个细胞是肌肉细胞。所以一些对人造肉感兴趣的人认为这可能适用于他们的问题,也就是试图创造肌肉和脂肪。

乔治亚-对,你会在你可爱的汉堡里找到什么?

马克:没错。

乔治亚-所以你要把牛去掉,嗯,不是从等式中去掉,而是把它切成碎片,然后吃掉,但你要去掉中间环节,取出干细胞,希望能把它变成汉堡。那么这是怎么做到的呢?

马克:所以基本上我们把干细胞当作硬件。这个比喻就是一台电脑。如果你在电脑上运行一个新程序,你会得到一个新功能。如果您在单元格中运行一个新程序,您可以将该单元格的标识转换为新的单元格类型。我们所做的一点贡献就是使这个过程变得非常稳健。所以我们可以把培养的所有干细胞变成肌肉,脂肪或神经元。我们所做的是使用基因编辑技术,即crispr,将程序埋在细胞的DNA中,一旦我们想要,我们就可以打开它,整个细胞群就会转换成一种新的细胞类型。

乔治亚-你认为人们会把它当作一种新的吃肉方式吗?

马克:从我自己的经验来看,这对我来说是一个非常陌生的概念,但说实话,这很有意义。首先是伦理道德,我们养了一头牛牛确实是一种复杂的有机体,它的行为也有点像我们。最后你要做的是把它切碎,取出肌肉。所以老实说,我认为这很野蛮。另一件事是它对健康有影响。实际上,你可以优化肉类,这样你就可以吸收一些可能对你有害的脂肪酸,你可以摆脱目前用于农业的大量抗生素。第三个因素,当然是环境问题。饲养一头牛,然后收获它需要很多能量。

克里斯:马克,它会变大吗?你能培育出足够的细胞养活75亿人吗?到2050年可能会有100亿人?听起来有点难…

马克:你说得对。扩大规模将是最大的挑战,但如果你想想我们使用的基础群体,也就是干细胞它们真的生长得非常快。所以,如果你把它们放在正确的背景下,我所看到的模型表明,你可以这样做,例如,如果你想去火星,唯一的选择是吃一些肉……

克里斯-…当然,除非你求助于同类相食!

乔治亚-说到这个,它对任何动物都有效吗?

马克:理论上是的。我的意思是,如果你知道在那个物种中控制穆塞尔堡效应的转录程序它应该是完全可以实现的。

Georgia -你觉得我们什么时候能在商店里看到。你能猜一下要花多长时间吗?

马克-我不知道。我认为他们的目标是在三到四年内生产出第一批汉堡,当然,到那时规模的真正挑战就会出现。

磅秤读数5公斤

15:01 -重量结束了:重新定义千克

本周有重大新闻:科学家投票决定重新定义千克。

重量结束了:重新定义千克
我是国家物理实验室的Perdi Williams

说到肉,上次你称猪排的时候,有没有想过我们是怎么知道“一公斤”到底是多少的?可能不会,因为一个多世纪以来都没变过。“一公斤”是伦敦一大块金属的重量,这是巴黎一个类似物体的克隆。但是现在,科学家们在一次会议上投票决定把公斤带进21世纪。亚当·墨菲一直在和国家物理实验室的研究员权衡原因Perdi威廉姆斯……

亚当:能够准确地称重是很重要的;从正确的烘焙蛋糕,到正确的药物剂量。但我们都需要谈论同一件事。
我的体重必须和你的一样否则我们中的一个会吃到很难吃的蛋糕,或者药不够。这些标准是19世纪在法国制定的,是我们所有人都同意的。起初,一公斤等于一升水,但水的密度随着温度、压力和纯度的变化而变化。所以我们想出了一个不同的解决方案。

佩迪·威廉姆斯:我们使用千克已经很长时间了。1889年,“英国第18公斤标准”被授予我们。

亚当-这是佩尔迪·威廉姆斯,国家物理实验室的助理研究员,他们在那里保存了一个英国的公斤,这些金属块告诉英国和爱尔兰的每一个称秤一公斤应该是多少

Perdi -而且一直都很好用。这是一件令人惊奇的事情,但这是系统中的单点故障。我们还需要确保原来的千克,IPK,我们需要确保它是稳定的。

亚当:没错。国际千克原型器也被称为“Le Grand K”,它是一个由铂金铱制成的圆柱体,大约有高尔夫球那么大,目前存放在巴黎的一个金库中。它是一公斤,这是所有的国家千克,比如国家物理实验室的千克18,都是从一公斤开始的。
所以如果我能进入那个金库,说砍掉一点,或者吃一点,我就会改变一公斤的定义。我可以让世界上所有的秤都失效。但问题是,它不会随着时间而改变吗?

佩蒂:是的。所以我们相信千克随着时间变化,但是我们不知道变化多少。IPK可能会改变并增加质量,而我们的都保持不变。我们不能准确地看到发生了什么。通过重新定义,我们就能更好地理解质量尺度的变化它也会变成一个常数,这个常数不会变。

亚当-我们希望这周就能改。我们要把它变成什么?

所以新的定义将基于普朗克常数。

亚当-普朗克常数是量子物理学中使用的一个数字。它是一个零34个零和一个6。它非常小。

Perdi -这将使用基布平衡来完成。基本上,它产生了一个电千克。所以我们用一个电的力抵消了千克的力。它的主要概念是磁场中的磁铁和线圈。一旦电流通过线圈,它就会产生一个力,使平台上下移动,利用普朗克常数,我们可以从中得到质量。

亚当:我们的整个世界都是围绕着它的轴倾斜的吗?这次投票会改变一切吗?

Perdi:我们非常努力地工作,以确保公众和终端用户看不到任何变化。一千克就是一千克,只是定义不同而已

亚当-说到底,这有什么关系?

测量是非常重要的。任何事物都可以被测量,所以我们在测量事物和定义事物的方式上需要尽可能准确。从一开始,人们就痴迷于测量——在古埃及,他们使用“肘尺”,也就是法老的肘部到手指尖的长度,他们就是这样测量的。即使在那时,他们仍然担心东西不适合在一起,或者被骗买了多少种子。我们只是越来越擅长定义事物。

苏门答腊岛Buket Lawang猩猩康复中心的一只苏门答腊猩猩。

19:58 -猩猩可以谈论过去

我们的近亲之一是如何发展出语言的基础的。

猩猩会谈论过去
与圣安德鲁斯大学的阿德里亚诺·拉米拉合作

现在,讨论昨天或昨天发生了什么一个星期,是语言的一个微妙但非常重要的基石。但我们不知道这种对历史事件作出反应的能力是何时或如何产生的。但本周科学家宣布,他们发现人类的近亲之一也有这种能力;乔治娅·米尔斯去了丛林,想听听是哪一个……

格鲁吉亚——如果你去苏门答腊岛最深最黑暗的丛林,你会看到什么?一只马来熊,一只侏儒象,或者是一个科学家在条纹毯子下假装是一只老虎。这正是阿德里亚诺·拉米拉和他在圣安德鲁斯大学的团队所做的,但我向你保证这是有原因的。他们试图找到更多关于可能是苏门答腊岛最著名的居民,也是我们的近亲猩猩的信息。

阿德里亚诺:我把猩猩的叫声看作是语言前体系统的活模型。语言从根本上改变了人类传递信息和知识的方式。但我们几乎没有线索表明这是如何发生的。这样一个强大的新系统是如何在我们自己的血统中出现的?猩猩提供了一个非常有趣的例子,我们可以回过头来,用它们的声音行为作为模型,来研究我们自己的血统中可能发生的事情。

乔治亚州——因此,阿德里亚诺和他的团队前往婆罗洲和苏门答腊岛进行了一项事实调查任务,以找出猩猩发出的叫声。但只有一个问题,猩猩并不都那么健谈。

阿德里亚诺:我花了很多天的时间把麦克风举过头顶,等待他们说些什么,而我回到营地时却没有录音。

乔治亚-该怎么办?团队有了一个想法。如果他们能让它们看到像老虎或豹子这样的捕食者,让它们发出警报呢?

阿德里亚诺-是的,所以典型的是我用四肢行走,然后我们用床单覆盖,然后我们想模拟的是不同类型捕食者之间床单的不同模式。你知道我是第一作者,所以我必须以身作则。

乔治亚-你为科学所做的一切。

阿德里亚诺:没错。

乔治亚州——这个伪装显然奏效了。猩猩们表现得很紧张,爬开并小便。但是…

阿德里亚诺:但是我们没有得到任何声音的回应,这一开始让我们很困惑。令我们惊讶的是,几分钟后,实际上是20分钟后,雌性开始做出声音反应。所以我们立刻意识到整个情况有些奇怪。

乔治亚州——那么为什么要等几分钟才发出求救信号呢?

阿德里亚诺:你不会想在老虎面前做出反应,因此在那一刻招致攻击的风险。另一方面,因为他们可以简单地永远保持沉默,否则婴儿永远不会正确地理解刚刚发生的事情是一个危险的事件,所以他们在安全的情况下等待,告诉他们的婴儿危险。

乔治亚州-这是什么,它们推迟鸣叫的事实,这告诉我们关于猩猩的什么?

阿德里亚诺-到目前为止,有一种说法是,动物通常在被困在现在的时候进行交流。这向我们展示的是,他们实际上可以把这些分离开来,因此,他们可以传达一些信息,而这些信息并不是在此时此地发生的,这是世界上所有语言的一个特征。我们总是在谈论不在这里或现在的事情。所以这是语言的特征,但到目前为止,在哺乳动物或灵长类动物中还没有这样的例子。

Georgia:对,所以你是说这是语言进步的一个非常重要的垫脚石,能够谈论那些现在不在我们面前的事情。

阿德里亚诺:当然,我认为它真的很强大,因为你可以在传播中开始实际报道的信息真的向各个方向扩展,对吧?因为这样你可以参考过去您可以参考事情未来所以跨越这些阈值是非常重要的,我认为我们真正开始有很多语言的成分,我们看到一起在一个我们的祖先血统,现在我们可以开始看到他们是如何相互作用,因此他们怎么能过去,阈值和真正开始我们可能会调用一个proto-language,一个真正成为语言先驱的系统。

盘子里的药片

26:48 -药物能让我们更聪明吗?

聪明的药物:它们是如何起作用的?

药物能让我们更聪明吗?
剑桥大学的芭芭拉·萨哈吉安

我们都在某种程度上通过药物来改变自己:咖啡因让我们超级颤抖和清醒;酒精让我们变得健谈,让其他人看起来更有吸引力;和合成代谢类固醇被一些人用来增肥。但它们也能让我们更聪明。克里斯·史密斯和乔治亚·米尔斯从剑桥大学的芭芭拉·萨哈吉安那里找到了更多信息。

芭芭拉:正如你所指出的,人类增强能力是人们长期以来以不同形式努力追求的东西。但认知增强是现在非常热门的话题,而且似乎在增加。因此,人们正在服用智能药物或认知增强药物,以在工作中取得更好的成绩,进入更好的大学,提高自己。

克里斯-有问题的药物是什么?

芭芭拉:最常见的两种是哌醋甲酯,也被称为利他林,它当然是一种治疗注意力缺陷多动障碍的常用药物。它的作用是提高大脑中的去甲肾上腺素化学物质——去甲肾上腺素和多巴胺,它们可以微调我们的认知。比如注意力、解决问题、计划、学习和记忆——所有这些不同形式的认知。然后还有莫达非尼,它的作用似乎与增加大脑中的去甲肾上腺素和多巴胺类似,但也可能通过GABA和谷氨酸的平衡来增加其他化学物质。所以它也对谷氨酸起作用。

Chris -就像你说的,我们正在调整大脑神经化学,使我们能够做一些我们想做得更好的事情。因此,如果我们可以改善大脑在某些任务中的工作方式,为什么大自然没有为我们这样做呢?

芭芭拉:在某种程度上,很多时候我们醒来时感觉很棒。我们晚上睡个好觉,开始工作,感觉精力充沛。我们的动机是好的——也许我们正在做一件我们非常期待的任务。于是我们就处于所谓的最佳表现水平。当然,很多时候,我们都受到时差的困扰——我知道你最近刚从澳大利亚回来。有些人的小孩会在半夜把他们吵醒。所以我们环游世界;很多人也处于压力之下,这会损害你的认知能力。所以即使作为一个健康的人,你的表现也可能比你应该表现的低。但这些药物实际上会提高人们的表现,包括剑桥大学的本科生。 So you can get improved performance in people who are not sleep deprived and who are actually of very high intelligence.

克里斯:你所描述的这些都是过度忙碌的生活方式的症状,是一种过度消耗精力的生活方式。难道我们不只是给了自己另一根拐杖吗?

芭芭拉-我完全同意你的看法。我的意思是,我们真的必须把这个社会想象成未来我们都是瘾君子的社会,这样我们就可以多做一点工作,保持清醒和警觉的时间更长,并且与我们身边的其他人竞争,等等。我的意思是,确实有很多很好的方法,比如锻炼,来提高你的认知能力。这真的能提高你的认知能力——它能改善你的情绪,对你的身体健康很有好处。所以我们应该做一些事情,比如锻炼身体,参加终身学习课程,或者其他有趣的事情。

Chris:我感到不安的是,我们可能会发现自己处于一个几乎是两层社会的境地,在那里,你会发现那些化学增强的人,他们会在大学考试前通宵达旦,提前三周,他们会在他们的游戏中处于顶峰——因为他们服用药物,相当合法。然而,有些人在考试中采取与田径和兴奋剂协会相同的方法,即你不应该在你的身体上使用化学兴奋剂,如果你这样做了,我们就会禁止你,那些清白的人-他们没有做过任何这样的事情。你会表现得更差,不是因为他们能力差,而是他们身上的药物更少了。

芭芭拉-你说得很好。我的意思是,有时候当我给学生们讲这些问题的时候,学生们会在课后说,我不想吃这些药,但我觉得压力在我身上。强迫我服用这些药物,因为我可以看到其他人在图书馆里传药,我觉得如果我不服用,我会处于不利地位。我们知道,即使是记忆分数提高10%,也可能导致更高的a级,或更高的学位等级。所以我们必须仔细考虑。

听起来这些药物对一个人的表现有很大的影响,但是随着科学的进步,它将来会走向何方呢?就像电影《无限》和《露西》一样,我认为他们吃了一粒药就立刻变成了超级爱因斯坦。你觉得这有可能吗?

芭芭拉:嗯,效果已经是我们所说的轻度到中度了,所以适度的效果对一个健康的人来说真的很好,可以达到那种程度的改善,有时可以达到10%到40%的改善。所以这对我们已有的药物来说是非常好的,比如利他林,哌甲酯和莫达非尼。但也有人在研究如何提高创造力,他们在研究微剂量的LSD。这在硅谷和其他地方都在进行这是另一种药物也在以不同的方式影响大脑。所以有新的实验在进行,但不幸的是不是与制药公司合作,他们没有开发太多这种新的增强认知能力的药物。这很遗憾,因为我的研究是为了改善患有精神疾病、阿尔茨海默病和脑损伤的人的认知能力。

乔治亚州——想想工作——比如当飞行员,当医生。你认为,在未来,这些人会自然而然地接受一些能让他们在工作中更有效率的东西吗?

芭芭拉:我们首先需要对健康人群进行长期的安全性和有效性研究,因为我们没有这些研究。但是,如果一种药物对健康的人来说是安全有效的,那么它可能比咖啡因更好。我和帝国理工学院的Ara Darzi勋爵一起做了一个研究,他想研究睡眠不足的医生因为他的很多医生都要在晚上做手术。他们喝很多咖啡来获得咖啡因——我们听说咖啡因是一种助推器。但问题是,他们的手会颤抖,因为这是咖啡因很常见的副作用。因此,莫达非尼可能是一种更好的增强认知能力的药物,也是医生使用的清醒警觉剂——但我们真的需要先进行这些研究。我真的很担心一些非常年轻的人,你知道24-25岁以下的人,他们正在使用这些药物,因为我们知道我们的大脑还处于发育阶段。因此,作为一个大脑发育完全的成年人使用这些药物是一回事,但如果你的大脑本质上还是青少年的,还在发育中,那么把药物放入一个健康的正常发育的大脑会有什么影响呢?

Cyborg面具

33:43 -如何成为一个半机械人

我们见到了世界上第一个半机械人

如何成为半机械人
考文垂大学和雷丁大学的凯文·沃里克

最受欢迎的之一超能英雄是钢铁侠托尼·斯塔克吗他的一个普通人,用科技到处飞,踢屁股。除了乔治亚·米尔斯和克里斯·史密斯之外,还有一个人,他可能不会飞,但确实拥有世界上第一个半机械人的不可思议的头衔:考文垂和雷丁大学的凯文·沃里克。

凯文-我做过两次植入手术。第一个很简单,现在很多人都有,那就是一个身份识别植入物。有了这个,当我可以在大楼里走动时,电脑可以识别我在哪里,它为我打开门,打开灯,说“你好”……像这样的东西,这是第一个。

但我认为芭芭拉一直在说的,化学方面,特别是人类大脑的化学方面,以及你如何影响它们。当然,大脑是电化学的,我真正关注的是电子方面的东西。

Georgia -在技术上把你和另一个人联系起来是真的吗?

凯文-那碰巧是我妻子。是的。我们想给你展示不同的东西。你之前谈到了交流,我们做了什么,我妻子在她的神经系统中植入了电极,我们把我们的神经系统连接在一起。所以每次她合上她的手,我的大脑就会跳动。所以这就像在我们的神经系统之间直接进行电报通信,很明显,我们看到的是通信的未来。它不仅将神经系统连接在一起,还将大脑连接在一起。所以我们将能够交流,而不是以这种你现在肯定知道的过时的方式,我们可以开始作为人类继续前进,提高自己,开始电子交流,直接,大脑对大脑。

乔治亚州——男人,听起来很浪漫,但也可能令人恼火。

凯文-但我的意思是那些正在经历超声波输入。我们所看到的是,人类对世界的感知是非常有限的,我们错过了我们周围发生的大部分事情,因为我们没有感知到,但我们将来可以做到。通过我使用的技术,我能够感知超声波,就像蝙蝠感知世界的距离一样,我们的大脑很聪明。他们适应。它们可以通过这种方式接收新的信号。

乔治亚州:除了托尼·斯塔克,你还是蝙蝠侠……

凯文-但是,说真的!托尼·斯塔克和蝙蝠侠只是角色而已,这是真的。我认为,科学已经超越了其中一些角色。另一个例子是,我去了美国的哥伦比亚大学,我们把我的神经系统连接到互联网上,然后连接回一个在英国雷丁的机械手。

我实际上做的是移动我的手,但是我的大脑信号从我的神经系统接收到,通过互联网发送到英国的机器人手。然后,当我的手握住一个物体时,信号从英格兰的指尖传回来刺激我在纽约的神经系统,这样我就能感觉到这只手在另一个大陆施加了多大的力。

乔治亚-这太疯狂了。但是如果你把自己和科技联系在一起,如果有人侵入你的神经系统呢?这让你担心吗?

凯文:嗯,从研究的角度来看并不是这样。我的意思是,我的大脑神经系统实际上有一个IP地址,用于那个特定的实验但我们有安全措施,我们没有告诉任何人我们在做什么。很明显,如果我们从一般意义上展望未来,那么安全将是一件非常非常重要的事情。我们不希望允许黑客入侵我们的银行账户和诸如此类的东西。

Georgia -你还能通过什么其他方式利用科技来提升自己呢?

凯文:嗯,我认为如果我们研究大脑植入物,那么很明显你可以将你的大脑直接与人工智能系统联系起来,并从中获得各种各样的东西。我的意思是,我们知道人类的记忆力并没有那么好,尤其是随着年龄的增长,我们的记忆力会出现各种各样的问题。但是计算机内存,当然,可以是绝对不可思议的。非常准确等等。所以在你自己的大脑中不记住任何东西的可能性,把所有的东西外包给一个更准确、更容易获得的来源。为什么不呢?

Georgia -我很想知道你在理论上会走多远,Kevin。我是说你说的是智力增强。像超级仿生手臂之类的东西怎么样?这样的话,你觉得还好吗?

凯文-在某种程度上我已经有过了。这是我在将自己的神经系统连接到机械臂上时所经历过的。从那以后,当你开始将神经系统和大脑与外部世界连接起来时,你连接的不一定是胳膊和腿之类的东西。你可以有建筑你可以有交通工具,所以你的身体,它可以和你的大脑分开只要它通过神经系统通过网络连接你的身体可以成为任何你想成为的任何网络带你去的地方。

克里斯:凯文,你的下一个愿望是什么?只是想知道你接下来想连接什么…

凯文-哦,对我来说最重要的是大脑与大脑的交流!我的意思是,我很想参加第一次思想交流实验。这是一件非常冒险的事情,因为通过开关连接两个大脑,会发生什么呢?但我只是有一种预感,我相信我们将能够通过思考进行交流,我很想成为第一批测试这一点的人之一。

DNA

39:34 -基因工程超人

我们能通过编辑DNA变成蜘蛛侠吗?

基因工程超人
与威康桑格研究所的萨里昂鲍尔斯合作

通过修改我们的DNA来改变我们的存在。曾经是科幻的东西,现在的问题是获得合适的设备,但什么是可能的,什么是不可能的,我们在哪里画线!加入克里斯·史密斯和乔治亚·米尔斯的还有威康桑格研究所的政策负责人萨里昂·鲍尔斯。

[某人将CRISPR基因编辑结构注入自己体内的片段]

这是一个决定给自己注射CRISPR的人,这是一种基因编辑工具,为了增强他的肌肉功能。老实说,我认为这有点像一个噱头,但它确实吸引了一些关注,我认为它确实有效地证明了自己做这项技术或使用这项技术是多么容易。

克里斯:那这项技术到底是什么?它是如何工作的?

CRISPR实际上是一种细菌系统。这是一长串基因组编辑工具中最新的一款。从70年代开始,科学家们已经能够改变生物体的DNA很多年了。但这种细菌系统的发现确实改变了游戏规则。因此,它使科学家能够非常非常精确地定位一个基因,非常精确地进行改变,而且使用起来也非常容易。

克里斯:它可靠吗?会出错吗?

Sarion -它是可靠的,但也会出错,所以有一个关于脱靶效应的大讨论。所以当你应该瞄准基因a时,有多少次它意外地碰到了另一个基因。这似乎取决于你到底想做什么。

克里斯-那我们能用它做什么呢?

Sarion——选择几乎是无限的,但目前科学家们真正感兴趣的是治疗疾病。我们已经有一些病人接受了这种治疗莱拉是一个11个月大的患有白血病的婴儿,这实际上是CRISPR的前身,但这是非常相同的想法他们用这种方法治疗了她的白血病。她还在缓解期,这很好。我们也有一些病人,他们实际上被编辑得更能抵抗HIV感染。

Chris -现在我们讨论了疾病和治疗。但这个项目主要是关于我们如何改善我们已有的东西,所以从健康状态开始,让它变得更好。那么如何利用这项技术来做到这一点呢?

Sarion:嗯,我们显然已经看到有人试图增强他们的肌肉。理论上有各种各样的东西,比如智力和认知能力,这可能是人们感兴趣的领域。显然有超强的力量。有很多关于你能做什么的幻想。我想可能还是有一些幻想。

Georgia:因为这很棘手,不是吗,因为像一个单一的基因特征,理论上我可以看到你是如何改变它的,但是智力和身高这样的东西,据我所知,在许多不同的基因之间有大量的相互作用,我们甚至还没有真正理解,所以你认为我们有可能提高智力吗?

萨里昂:在情报方面,我认为这取决于你的意思。最近有一篇文章是关于智商和识别与智商有关的基因的能力,并有效地预测某人的智商,从而进行胚胎筛选。智商并不是衡量任何事情的好方法。唐纳德·特朗普声称自己的智商是160。这并不能说明什么。所以我认为你可以做出改变,但这是否是你真正想要的改变可能还有待讨论。关于遗传网络的复杂性,你是完全正确的。比如你提到的身高,我的意思是身高不仅有遗传因素也有环境因素。这些都是非常复杂的系统。

乔治亚州-如果科学确实做到了,你可以为自己或你的孩子列出愿望清单。那道德呢?你认为什么是允许的,什么是不允许的?

目前,以生殖为目的编辑胚胎是完全非法的。整个欧洲和世界上很多地方都有这样的立法,英国当然也是如此。我认为,将来做这样的编辑可能会被认为是道德的。

克里斯-线粒体编辑没有一个例外因为当一个人患有线粒体疾病时我们知道这是一种遗传状况现在有一些技术被用来改变那些受影响细胞中的线粒体这样它们就不会携带那种特殊的异常。

Sarion:对于线粒体紊乱,你实际上不是在编辑,而是用健康的线粒体完全取代线粒体,这在英国是合法的,第一批治疗方法刚刚获得许可,这是一个非常非常特殊的用例。所以只有极少数人会从这项技术中受益对这些人来说,情况是很明显的我认为大多数人对此都很同情,所以这是合乎道德的。在增强方面,我认为Kevin实际上提出了一个非常有趣的讨论,我认为关于什么是可接受的,什么是不可接受的,将会有一个持续的争论。

乔治亚州:在节目早些时候,我们提到了蜘蛛侠,他被一只放射性蜘蛛咬伤,拥有蜘蛛和人的所有能力,所以你能从动物身上取一个基因并把它移植到人类身上吗?

萨里昂:所以这可能不那么容易做到。有一些例子,我不得不说不是在人类身上,但你偶尔会看到这些故事,所以不久前有一个关于荧光猫的故事他们把水母的绿色荧光蛋白注入猫体内。这确实是一个原理研究的证明,这种技术有科学用途。虽然发光的小猫可能不是您想要的实际输出。就人类而言,我认为情况会比这更复杂一些。我想有很多男人都想看起来像托比·马奎尔。我不认为我们现在就能到达那里,他们当然不会从一栋楼到另一栋楼

乔治亚州——他们可能更像苍蝇里的杰夫·戈德布鲁姆,不是吗?

克里斯:你认为这样做也有风险吗?我们不知道基因库中有什么,因为基因库中很可能有一些特征乍一看是不利的,但在其他情况下考虑可能会带来好处。我在想,比如囊性纤维化基因,我们现在知道携带者感染伤寒等疾病的风险较低如果我们筛选出每个囊性纤维化携带者我们可能就没有对伤寒的抵抗力了。这是一个例子,我的意思是有很多,但如果我们认为"我们想要所有这些特征"实际上我们可能会失去一些非常重要的特征,这不是一种危险吗?

萨里昂:我认为这完全正确。基因和遗传学是一个非常复杂的网络,所以我们可以确定一个基因对某些东西有影响。如果你开始改变它,它可能会有我们目前没有意识到的下游影响所以我认为,虽然有些情况下权衡是值得的,就增强而言,我认为这总是太复杂了,你总是会有这些你特别不想要的副作用。

乔治亚-我们从一个人给自己注射CRISPR的片段开始,也许这不是他们有过的最好的主意!凯文,我想让你回来因为你在自己身上做了实验。你对此感到紧张吗?第一次用自己的身体做实验,你有什么感觉?

凯文:嗯,我认为这很危险,我自己试穿的原因之一就是以防出现问题。如果它成功了,人们当然会说每个人都知道你能做到这一点,如果它出了问题,人们会说像这样出错是多么愚蠢。但我也想亲身体验一下,这也很重要。

克里斯-你对这个芭芭拉满意吗?

芭芭拉:嗯,当人们在自己身上做实验时,这总是令人担忧的。我的意思是,凯文显然是通过道德规范之类的程序进行手术的但是很多把自己放在网上做这些事情的人并没有经过这些程序。我的意思是,我发现人们买这些增强认知能力或聪明的药物,或者在网上买,你真的不知道你买的是什么。它可以是任何东西。

克里斯-明智的建议,但我问你的原因是因为人们正在使用这些药物。那是因为他们认为这是很必要的。一旦事情开始变得像凯文那样更讲究礼仪人们最终也会这么做,不是吗?所以人们最终会植入精神,植入药物,有些人会在我们的业余时间做CRISPR ?

芭芭拉-我支持安全增强。但另一方面,正如我们所讨论的,人们也想看看社会的驱动力在哪里。我的意思是,如果你知道很多哲学家和像凯文这样的人想要自我提升,看看他们的极限在哪里,并进行科学实验。一些人,比如曼彻斯特的约翰·哈里斯,认为我们都应该提高自己,因为这是我们对下一代的责任,我们尽力做到最好,我们创造新的发明,我们把这个地方变成一个更美好的世界。

但我认为有一些更安全更传统的方法,比如运动,对你非常有好处,人们会忽略它,只是用药片快速解决问题。

48:38 -现实世界的超人

我们是如何变得有点超级的?

真实世界的超人
与《新科学家》杂志的罗文·胡珀合作

也许超人已经在我们中间了!罗文·胡珀是《新科学家》杂志的总编辑,他刚刚写了一本书,叫做超人的关于那些已经成为精英中的精英的人。那么他们的秘诀是什么,我们是如何变得有点超级的呢?乔治亚·米尔斯采访了罗文。

罗文-我遇到过一些有着不同特质的超人。从智力到跑步能力到长寿甚至幸福。所以你为什么不给我选一个特质,然后我会说一个在这些特质中处于人类潜能顶峰的人。

乔治亚州——作为一个科学播客,第一个话题是智力。

罗文:好,这真的很有趣。你是如何看待智力的?你可能会想,我会选择智商最高的人,但我想尝试思考不同种类的智力。所以我去见了希拉里·曼特尔她是我们最伟大的小说家之一我想问她关于你的能力你的天赋是什么。它是从哪里来的,什么时候你第一次注意到它的?我对诺贝尔奖得主,科学家保罗·纳斯和国际象棋特级大师也做了同样的事情,他曾进入世界前十,我问他们所有人你的技能来自哪里。有趣的是,他们都在很小的时候就注意到了自己的一些特点。所以这位国际象棋大师——他在理解字母之前就开始理解数字了。希拉里•曼特尔她为两年半没说话她直到她两个半时,她的父母得到一些吓坏了,然后她开始说话像个大人,她刚刚被等候时间,突然这技能的语言似乎从很小的时候她和保罗护士有这不可思议的好奇心,他只是培养和建立在他的一生,他总觉得有一点不同把他和他家里的其他人相比所以这种不同形式的超人智慧从他很小的时候就存在了。 But they all nurtured it and built it up.

乔治亚:那你遇到的一些身体特征呢?

Rowan -我遇到过一些耐力跑者,他们完成了一些绝对令人惊叹的耐力壮举。于是我遇到了一位名叫佩特拉·卡斯帕罗娃的年轻女子。她在伦敦生活和工作,今年她赢了,这甚至不是马拉松,这是一个为期六天的比赛,你真的要绕着纽约的一条赛道跑六天。

乔治娅,你睡得着吗?

罗文:你是会睡觉的,不过什么时候睡,睡多久取决于你自己,所以在赛道中间有一个小帐篷,你可以爬下来,进入帐篷,然后爬起来继续跑步。所以他们偶尔会睡几个小时。获胜者是六天内跑得最远的人,她跑了370英里,所以这比14场马拉松还多!绝对是非凡的,你知道你在街上走过她,你不会认为她是一个超人,这就是我认为她的神奇之处——她不像我们可能从漫画中想象的那样是一个超人,但她有一种不可思议的内在火焰和一种冥想的力量,让她坚持下去——她一直在前进。

乔治亚-我想我在帐篷里待了整整六天。所以,你到底能确定什么,才能让一个人成为超人。

他们都倾向于有一种乐观的感觉,一种可以做的态度,对他们所做的事情有一种奉献精神,他们也喜欢他们所做的事情。所以对于我们其他人来说,试着想想我怎样才能在我的生活中变得更好。真正好的事情,是不去做自己并不真正喜欢的事情。这听起来很愚蠢,但我认为我们很多人都在做我们不喜欢的事情。我们可能会继续做我们不喜欢的工作,或者演奏一种乐器,或者做一项我们并不真正喜欢的运动,因为它不适合我们。所以我认为最重要的信息是找到你真正喜欢做的事情,因为我遇到的所有到达游戏顶端的人,他们都是世界上最好的人,他们有自己的特点或能力,他们真的很喜欢他们正在做的事情,我认为这是一个很好的信息。

乔治亚-是的,像我这样的普通人,如果我想,我不知道,变得超能力,做我喜欢的事情?

罗文-是的,做你喜欢的事!好吧,让我们设定一个极限。你知道你可能不会成为超人,但你肯定会在某些方面变得更好。在体育运动中也是如此。获得金牌的人通常在很小的时候就尝试过许多不同的运动,然后才找到他们最终成为奖牌获得者的那个项目。那些没有获得奖牌的人往往是那些更早专注于一项运动的人,在他们成长和训练的过程中没有尝试过其他运动。所以尝试不同的东西,直到你找到最适合你的。

乔治亚-你会说这也有遗传因素吗?例如,我认为我永远不会擅长跳高。

是的,我的意思是像跳高这样的事情高个子的人更好,身高有很大的遗传因素,但更普遍的是,基因因素绝对是专业知识的组成部分。你需要基因帮助。同样有趣的是,从遗传学研究中我们发现人们练习某件事的次数本身就是遗传的。我们都知道有些人有一种真正的激情,一种真正的奉献精神,他们早上起床就开始做一些事情,或者学习一些东西,他们不放弃——这种态度本身似乎有遗传成分。

乔治亚-考虑到遗传因素的存在,考虑到人类不断地推动自己,做这些疯狂的事情,跑六天,你认为我们作为一个物种会变得越来越超级吗,如果这有意义的话?

罗文-是的,我知道。我们我们正在变得更好。我的意思是,如果你看看普通人在100或200年前能做得更好的事情,现在我们正在逐渐变得更好,我认为我们还有更多的潜力,我们可以做更多的事情。所以我认为这才是真正有趣的地方:作为一个物种,我们还远没有实现我们的潜力,我们可以做的还有很多。

飓风丽塔

飞机是如何飞进飓风中心的?

本周,丹尼尔想知道为什么飓风研究人员在进入风暴眼时似乎使用螺旋桨驱动的飞机。伊娃·希金波坦采访了剑桥大学惠特尔实验室的安娜·杨博士,以了解飞机引擎领域的最新进展。

安娜:嗯,有两种不同类型的飞机发动机,最小的轻型飞机有一个由活塞发动机驱动的螺旋桨,就像你汽车里的发动机一样。这些引擎的问题是它们不能飞得很高或很快。所以大多数飞机都是由涡轮发动机驱动的,这就是我们所说的喷气发动机。喷气发动机有几种不同的类型。涡轮螺旋桨由涡轮发动机驱动螺旋桨,涡轮风扇由涡轮发动机驱动风扇。你通常会在大型客机上看到涡轮风扇,在小型飞机上看到涡轮螺旋桨。所以涡轮螺旋桨和涡轮风扇都是从涡轮获得动力的。只是在涡轮螺旋桨飞机的情况下,它为发动机前面的螺旋桨提供动力。在涡轮风扇中,它为发动机内的风扇提供动力。

伊娃:那用于研究飓风的飞机呢?他们用涡轮螺旋桨还是涡轮风扇?

安娜:许多用于飓风测量的飞机都有涡轮螺旋桨发动机,所以它们确实有喷气发动机。他们只是没有涡轮风扇引擎。在小型飞机上使用涡轮螺旋桨飞机的原因很简单,因为它们在较低的飞行速度下效率更高。如果你只是做短途国内飞行,你不需要飞得那么快。当你遇到当地的飓风时也是一样的。如果你正飞过飓风。飞行速度较慢的好处是,你可以花更长的时间在飓风中进行测量。还有一个安全方面的优势是,当你被风颠簸的时候,飞得慢一点会更安全。

伊娃:但是在像飓风这样的大风环境中使用涡轮螺旋桨发动机还有第二个好处……

安娜,那就是螺旋桨的推进力是独立于涡轮发动机产生的动力的。这一点很重要,因为非常大的阵风或侧风会导致涡轮螺旋桨飞机的螺旋桨或涡轮风扇中的风扇失速。所以,飓风科学家使用涡轮螺旋桨飞机主要是因为它们更适合他们想要的飞行速度。但也有一个潜在的安全优势。

伊娃-所以你知道了。没必要大惊小怪的。下次我们将从多蒂那里得到这个问题的答案。

多蒂:如果你看看大丹狗和吉娃娃,它们是如此不同。我们知道大丹犬遇到吉娃娃时是否会认出它是另一只狗吗?

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