本周:外星人狩猎!地球上的生命使用DNA，但为什么呢?外星人也会由同样的物质构成吗?此外，还有关于肠道微生物如何控制基因的新闻，一种对抗恐惧症的新方法，我们可以抢先看到火星上第一批人类殖民者可能住在哪里……
在这一集里
恐惧症的新疗法
本·西摩，剑桥大学
你有恐惧症吗?如果是这样，你是一个很好的同伴，因为大约20个人中就有一个
被一种非理性的恐惧所影响。通常，为了对抗恐惧症，你必须在一个安全的环境中反复让自己暴露在让你害怕的事物中，以“忘记”你的恐惧反应。但很多人觉得这太痛苦了，他们放弃了——或者一开始就害怕得不敢注册。现在，剑桥大学的科学家们发现了一种训练大脑无意识地克服恐惧症的方法。本·西摩向裸体科学家格雷哈·杰克逊介绍了他的新技术……
本:焦虑症、恐惧症、创伤后应激障碍比我们意识到的要普遍得多，它们影响着很多人。
grahagh -有多少人患有这种疾病?
本，我认为十四分之一的人代表了焦虑症的全部范围。
Graihagh -你知道我们为什么会有这些恐惧吗?我对天鹅绒有一种非理性的恐惧，我知道这是非理性的，因为天鹅绒，我知道，永远不会伤害我，但它并不能阻止我产生巨大的jejebies和颤抖，每次我看到它在我身边!
本:是的。恐惧症的清单很长，种类繁多，人们害怕的事情很多。更常见的是蜘蛛和蛇。天鹅绒——我不知道这个词的出处，但也许你过去的一些事情与之相关，而我不知道。
Graihagh -那么你通常是如何对待恐惧的呢?
Ben:通常治疗的方向是在某些方面面对恐惧。
grahagh -对我来说，这意味着反复抚摸天鹅绒，这是非常痛苦的。不过谢天谢地，本找到了另一种治疗恐惧症的方法，而且不需要面对我的恐惧。
本——想象一下你是我们实验的对象。第一天，我们会给你看一些图片，比如彩色的圆圈，然后让你躺在大脑扫描仪里，看着这些不同的图像。在过去的几年里，我们和其他人已经开发出了在复杂的大脑活动模式下阅读内容的方法。例如，对于视觉图像，现在可以相当具体地解码某人在任何特定时间所看到的内容。
Graihagh -这种实时神经成像是通过人工智能算法实现的，该算法可以快速梳理出大脑中与看到彩色点相对应的模式。所以，如果本给你看一个红点，你的大脑可能是这样的……像这样的一个蓝点……像这样一个黄色的点。你懂的。接下来，每次你看到那个黄点，他就给你一个小电击。本让你习惯于害怕那个黄点。
本:如果我们观察你的大脑，我们会在大脑的恐惧核，杏仁核中看到一个反应。
Graihagh -令人惊讶的是，即使没有看到黄点，我也会时不时地害怕你大脑中出现的黄点图案，除非你完全没有意识到这一点。
本——这实际上是在潜意识或无意识中发生的。每次我们看到大脑进入一种与恐惧线索相似的状态，我们就给实验对象一个奖励——一点点钱。它的作用是给大脑中的一些信息附加一些积极的价值，而这些信息之前是与令人厌恶的东西联系在一起的。所以，实际上，它削弱了恐惧记忆的厌恶感。
Graihagh -这样做足够了，理论上，这意味着不碰天鹅绒来克服我的恐惧。你在不知不觉中消除了某人的恐惧症，因此，与今天的传统疗法不同，它没有压力。
本，我们减少了恐惧记忆而患者却没有任何恐惧，这是我们所知的其他手术都没有的特点。
肠道细菌影响DNA表达
与威斯康星大学麦迪逊分校的约翰·德努合作
数以万亿计的微生物——细菌、真菌和病毒——生活在人类的肠道中。它们被称为你的微生物群，它们通过帮助免疫系统、阻止有害细菌和帮助消化，在保持你的健康方面发挥着至关重要的作用。现在科学家们已经发现，它们还会通过所谓的表观遗传效应影响我们身体其他部位的一些基因的活动。从本质上讲，微生物产生的化学物质进入许多组织，开启和关闭基因。富含水果和蔬菜的饮食似乎会促进这种情况的发生，而西方饮食——也与较差的健康状况和糖尿病有关——则会减弱这种效果。Kerstin Göpfrich从发现者John Denu那里听说……
约翰:当我们在饮食中摄入食物时，如果有相当数量的复杂碳水化合物，这些细菌非常喜欢，它们把这些燃料转化为小分子，包括乙酸盐，丁酸盐和丙酸盐。这些都是短链脂肪酸。例如，醋酸盐本质上是醋它被宿主吸收并在表观基因组水平上转化为信息。
克斯汀:听起来很令人兴奋，你是怎么发现这一切的?
约翰:我们观察并比较了无菌环境中的老鼠，基本上，就是泡在泡泡里的老鼠和被定植的老鼠，我们比较了它们对表观基因组的影响。我们研究的其中一种饮食是西式饮食，脂肪和单糖的比例要高得多，我们发现在不良饮食下，对宿主的影响受到了抑制。因此，不良的饮食抑制了我们肠道微生物群和宿主表观基因组之间的交流，所以我认为这是一个非常重要的发现。
Kerstin:你的发现如何适用于人类?你如何在人类身上进行测试?
约翰:在人类身上做这样的实验总是很困难的，因为很难让人们吃你想让他们吃的东西，对吧?有证据表明，这些单独的分子，比如醋酸盐，会对人类产生影响。问题是，这些效应是通过我们在老鼠身上发现的相同机制产生的吗?我想是的，但那是未来的事了。
但我认为在人类历史上我们使用了大量的醋酸盐，我们在不能种植新鲜蔬菜的情况下使用了大量的醋。大约五千年来，我们一直在腌制东西。人们可以想象，醋可能通过许多方式来调节它的一些健康益处，也许是通过我们在老鼠实验中发现的类似机制。
Kerstin -所以也许我们在汉堡上放腌黄瓜是有原因的?
约翰:当然。是的，没错。
的确，约翰和他的团队在无菌小鼠的饮用水中加入醋和其他脂肪酸后，发现了类似的表观遗传变化。然而，约翰并不提倡通过补充食物来扭转糟糕饮食的影响。好的食物还有很多其他的健康益处。
也许总结的一个方法就是听从你的直觉。
神话:黄金比例
我是《新科学家》的蒂姆·雷维尔
在本周的神话概念中，蒂姆·雷维尔要去夺金!
拿一把尺子，量一量从肘部到手腕的距离，然后再量一量从肘部到指尖的距离。把这两个量除以，你会得到什么?数学中最神圣的数字——黄金比例——或者接近它，或者不那么接近它。这个流言并没有那么精确。
黄金分割是方程x的解2-x-1=0，结果约为1.618。这可能是故事的结尾，但有许多黄金分割率的“数学概念”，其中大多数都灌输了一种近乎宗教般的迷恋数字的程度。它因其纯粹的美丽而被称为神圣的比例……认真对待。
他们说建筑，绘画，音乐，甚至是黄金比例的人脸都是普遍的首选，但这只是胡说八道。当你真正测试人们最喜欢的比例时，人们从来没有对黄金比例有任何偏好。
神话推动者还喜欢说，古希腊人用黄金比例建造了雅典的帕台农神庙，这就是它如此美丽的原因，但这根本不是真的。你所需要做的就是测量它来找出答案。
黄金分割率实际上是一个很酷的数字，有很多数学上的理由让我们对它感兴趣。这些神话只会减损它。我最喜欢的例子是斐波那契数列、黄金比例和植物。斐波那契数列是通过将前两个数字相加来找到序列中的下一个数字的数列。从数列1 1开始，数列的下一个数字是2。一加一就得到了。然后序列中的下一个是3，是1和2相加得到的。然后下一个是5,2和3相加，以此类推。意思是前几个斐波那契是1,1,2,3,5,8。
神奇的是，如果你计算出斐波那契数列中每个连续数字之间的比例，你最终会在黄金比例周围跳舞，随着数字越来越高，你会越来越接近黄金比例。三比二的比例是1.5，刚好低于黄金比例。5比3的比例是1.67，略高于黄金比例。8比5的比例是1.6，刚好低于黄金比例。当你越来越接近无穷大时，斐波那契数之间的关系就越来越接近黄金比例。植物也喜欢这样。
想象一下，试图建造有史以来最高效的工厂。你要把你的叶子放在这样的方式，他们重叠尽可能少，以捕捉最多的阳光。植物长叶子的方式很简单，连续叶子之间的角度总是一样的。因此，要设计出最好的植物，你所需要的就是选择最佳角度。答案……按照黄金分割比例将圆分成两半，然后形成一个角度，确保叶子不会直接重叠。
令人难以置信的是，现实生活中的植物似乎确实利用了这一点。这意味着，当你观察创造的叶子图案时，你几乎以斐波那契数结束，例如雏菊花瓣的数量或松果螺旋的数量。
黄金分割其实很特别——只是和很多人想的不一样。
换妻之王
与罗汉普顿大学的刘易斯·哈尔西合作
在动物学的世界里，有些东西比其他东西更难研究，比如
例如，一只猩猩在树上荡来荡去的能量消耗!但罗汉普顿大学的刘易斯·哈尔西(Lewis Halsey)用一种巧妙的方式解决了这个问题，他向康妮·奥巴赫(Connie Orbach)解释说，他让一些“人类”来帮助他……
我突然有了一种顿悟。大概是在2009年，我参加了实验生物学协会的年会上。伯明翰大学的苏珊娜·索普博士正在谈论树栖灵长类动物的运动。她提到，关于树栖灵长类动物在充满能量挑战的环境中移动的能量消耗的信息非常有限。我想，嗯，为什么我们不测量人类活动时的能量消耗，让他们做一些像猿一样的事情呢?这可能是深入了解树栖灵长类动物能量学的第一步。
康妮-树栖灵长类动物。它们大部分时间都在树上，在树枝上荡来荡去。刘易斯有一些令人兴奋的新设备，可以在不妨碍运动的情况下通过面罩测量氧气消耗。但在我看来，人类和猿类是完全不同的。
刘易斯:从一个参考模型中，你对一个特定物种的推断总是有限度的。权衡一下——试图了解这些动物在野外直接经历的能量消耗几乎是不可能的。在野外看到一只猩猩是非常非常困难的，更不用说捕捉或约束一只猩猩了，然后给它装上设备，这是永远不可能发生的。要想深入了解它们在树上运动的能量学，自然的第一步是使用一个易于操作的模型。很明显，这种情况下最容易处理的模型是人类，这就是为什么我转向我们自己的物种，如果你愿意的话，试图深入了解这些奇妙的树栖动物。
康妮:那你会用什么样的人来模拟他们呢?当然是跑酷运动员。
刘易斯:他们基本上是街头体操运动员，他们喜欢利用城市环境四处走动，他们会在他们的环境中，在他们的城市栖息地中，沿着特定的路线练习，练习，练习。这是杂技表演，令人印象深刻。这是一项相当新的运动，但它是相当时髦的，所以我们认为这些人最能模仿树栖灵长类动物。
我喜欢任何真正练习跑酷的人听我们用一种时髦的方式谈论它!
刘易斯:没错。
康妮——可能在畏缩。
是的，我向所有跑酷运动员道歉。
康妮:那你让这些人做什么?它们模仿类人猿做了什么?
刘易斯:我们创造了几个模拟森林环境的场景。它看起来不像森林，但它创造了一些类似于树居灵长类动物将面临的情况，然后能够测量这些跑酷运动员的能量消耗。
康妮-荡杆子，攀绳，跳高。刘易斯和他的团队为运动员们设计了一个真正的攻击课程，他们的想法是，这些大型猿类的饮食很少，它们可能希望尽可能少地消耗能量。
刘易斯:他们穿过树林，来到树冠的一个缝隙，基本上他们有三个选择。一种是跳过间隙，另一种是摇动它们所在的树，让它弯曲穿过间隙，第三种，从某种意义上说，也是最简单的，就是从它们所在的树上爬下来，穿过树冠层，爬上下一棵树。我们发现，它们爬下一棵树，穿过森林地面，爬上下一棵树的能量要比它们在树上找到某种方法来弥合间隙的能量多出一个数量级。我们可以从中推断，除非迫不得已，否则他们不会想要减高。
康妮:当然可以。我也宁愿走阻力最小的路。但是，这类信息与更大的图景有什么关系呢?
刘易斯:我们现在需要进一步研究树猿每天的总能量预算是如何在生存的背景成本、移动的成本、消化食物的成本之间分配的，然后我们就能更好地了解它们的环境是如何影响它们的能量消耗的，这当然决定了它们需要吃多少食物。然后，反过来，我们可以了解他们的环境变化，无论是间接由于气候变化还是直接由于砍伐树木，环境变化将如何影响他们的能源成本。
所以就它们能消耗多少能量而言，很可能存在一个断点，比如在树上上下爬，因为树冠上的缝隙变大了，或者周围的树太小了，不容易爬过去，但没有足够的水果来满足这些能量消耗。我当然不能说那个点在哪里，但我认为有理由认为它可能不会太远。
火星上的生活会是什么样子?
科学作家斯蒂芬·彼得拉内克和格林威治皇家天文台的马立克·库库拉
你会住在火星上吗?格雷哈·杰克逊穿上她的太空服去看第一个
火星之家。她问《我们将如何在火星上生活》一书的作者斯蒂芬·彼得拉内克，近期是否会有人踏上火星之旅……
Stephen:我真的认为到2030年人类登上火星的可能性超过90%。但真正的问题是，到2050年，火星上会有多少人?因为到2050年，如果埃隆·马斯克是正确的，他将同时发射1000枚火箭，每枚火箭上有80人。也就是说一次有8万人去火星，所以很有可能到2050年火星上会有10万人。
格雷哈-我是说，我们的问题一个接一个。我在想猎鹰火箭，上一次爆炸是在九月份，对吧?然后我们刚刚看到欧洲航天局的火星探测器在火星上坠毁，更不用说小猎犬了……
Stephen -别让我开始说ESA和Beagle。
grahagh -;如果我们不能把火星车送到火星，那我们怎么把人送到火星呢?
斯蒂芬:这是钱的问题，也是在太空游戏中碰运气的问题。火箭是二元的——要么工作，要么不工作。大约20%的时间它们不起作用。我们有两架航天飞机，每架8人。这是一个危险的行业。这不像坐飞机，但这不会阻止任何人去。
grahagh -为什么不呢?我们为什么要去呢?
Stephen -嗯，我们真的需要地球文明的后援。我的意思是，我们早就应该被一颗大小行星撞击了，这只是地球上人类许多许多灭绝事件中的一个。作为人类，我们花了95%的时间越过地平线进入下一个荒野，因为这是生存的问题。
格林尼治皇家天文台的马立克·库库拉博士解释说，火星并不是特别适合生存的地方。
马立克:你不会想穿着泳衣去的。气温可以低至零下70摄氏度。也许在赤道温暖的夏天，它们可能会接近零，也许比这高一点。大气压是地球上的百分之一，空气主要是二氧化碳，所以人类完全无法呼吸。似乎这还不够，火星上还有一个非常高的辐射环境。
grahagh -如果没有足够的压力会怎么样?
马立克:嗯，我们并没有真正考虑空气压力，对吧?我们在100公里厚的空气中行走。在某种程度上，我们已经进化到能够应对这些情况，这种压力实际上帮助我们保持内心的平静。
Graihagh——我在想象地板上有某种胶状的东西，非常……被太阳晒黑吗?
马立克:是的。我认为，如果你暴露在火星表面，比赛将是你的体液是先蒸发还是先冻结，因为，当然，那里非常冷。所以你可能会被冻干。
格莱哈——那可不妙!要搬到这颗红色星球上，我们需要解决很多问题。对我来说最大的一个问题是我们真的能把人们送回地球吗?
但从根本上说，当我们在那里时，我们需要四样东西:食物、水、住所和氧气。碰巧的是，国家地理建立了有史以来第一个火星展示基地，以庆祝他们的新迷你系列《火星》。它看起来像一个红色的冰屋。它大约有4米宽——顺便说一下，如果你想看的话，照片已经在我们的Facebook页面上了。搜索“裸体科学家”就行了。
不管怎样，马里克对建筑本身提出了建议，他带我参观了一下……
马立克:我们现在站在火星人的家外面，它看起来就像一个用火星红砖砌成的冰屋。但我们现在要进去了……欢迎来到火星之家。
Graihagh -谢天谢地。火星上绝对是寒冷的。没有气闸?
马立克-现在有了。这是气闸。
Graihagh -但是没有cruckuchoo…
马立克:你想做音效吗?
Graihagh -我是说那很不错，对吧?
马立克-那很酷。这是一个相当紧凑的环境，但也设计得尽可能宽敞。我们在下面有一个小厨房，里面有一台微波炉……
格雷哈——我看到一个派!
马立克:有一种派可能会在旅途中被冻干。还有一个咖啡机，我认为在火星土壤里种咖啡会很潮。所以这绝对是时髦的正宗咖啡。但你得带上你需要的一切。
但为了降低成本和运输成本，他们可能需要大量的3D打印技术。在角落里，桌子旁边有一台3D打印机，它可以打印出各种不同的工具。所以非常有用的技术，我认为，将使事情变得容易得多。
但是，他们也会在地面上努力工作，如果你来到这里，你可以看到我们有....的选择
Graihagh -哦，石头!
马立克……地质学家，工具和岩石地质学将是一件大事。我们想要了解火星的地质历史，同时寻找过去生命的化石，甚至是现在生命的证据。
格雷哈:好吧。最后我想说的是太空服。因为我们认为太空服是这些笨重的米其林式的东西，而你在那里得到的不是那样的东西。
马立克:火星上的人将使用机械支持来保持你在缺乏外部压力的情况下。所以它们会更像潜水服也许会有外部支撑结构。然后，当然，你会有一个需要加压的头盔，我认为还有一些问题需要解决如何将加压头盔部分与更紧身的潜水服部分结合起来。
当然，这里也有一些绿色植物。这很好，因为这是一种种植食物的方式。它还提供了一点氧气，我认为它会给你一种回家的感觉。
格雷哈——回家!
马立克:当然。宇航员的心理将非常重要。所以这不仅关系到他们的身体健康，也关系到他们的心理健康。在接下来的几年里，他们将在非常狭小的空间里工作。
Graihagh -现在它都非常光滑和纤细，它的设计非常紧凑。但你认为这是现实的吗?对火星生活的解释?
Marek:谁知道在接下来的几十年里，人们会决定如何设计这些地方的内部，但我认为这是一个很好的猜测。它有点像火星上的宜家。都很时髦，有点斯堪的纳维亚风格，很时髦。
Graihagh -橙色和白色…
马立克-橙色和白色。非常明亮、愉快的颜色。我当然会很高兴把这里作为我的办公室，而且我认为，实际上，它比伦敦的很多公寓都要好。所以我认为他们在这里会很开心，你有所有的现代设备。你也将成为人类有史以来最伟大的冒险之一的一部分。
格莱哈-你的名字会被载入史册。
马立克:当然!
格雷哈-那就是说，你会去吗?
马立克:我真的很乐意去火星看看。我甚至会去几年，但前提是我能回来。我认为，地球是迄今为止我们在整个宇宙中发现的最美丽、最神奇的行星。当然，它是太阳系中最美丽的行星。我还没有探索完。
外星人有DNA吗?
Alexandra Sourakov, MIT, Linus Pauling，
现在我们进入节目的主要部分，这周都是关于
生命中最喜欢的分子DNA，每个生物细胞中心的螺旋状结构。那么DNA是整个宇宙进化的圣杯吗?在讨论科学之前，我们先来看看科幻小说，这个故事是由麻省理工学院的学生亚历山德拉·苏拉科夫根据莱纳斯·鲍林的一个想法写的。想象一下，有一群外星人和我们的DNA相似，只是他们的DNA相反，所以有两个群体:L和D, Rox Middleton在这里读到。
火星-地球上的居民在银河系中是出了名的，因为他们倾向于接纳不幸的人。因此，当d族人类显然不能再留在他们的母星时，地球的l族人类张开双臂欢迎这些难民。
我们怎么可能不。看来他们是我们的二重身。他们星球上的原始黏液也吐出了生命的秘密，就是我们所熟悉的双螺旋结构。我们之间的差别微不足道，几乎无关紧要，他们是我们的镜像。因为它们身体里的一切都是翻转的，所以它们运作得很好。我们甚至不必为外星疾病的传播感到抱歉，因为他们的疾病不会影响我们，而我们的疾病也不会在他们身上留下任何痕迹。爱丽丝的镜子之旅本应是一个警世故事。
在领导了一场漫长而广泛的运动来说服地球上的人们帮助我们的手性兄弟之后，科学家们终于赢得了这场两极分化的辩论。然而，自从制定了帮助d人类的计划以来，出现了一些问题。科学家们不知何故忽视了一个至关重要的事实，即d -人类实际上无法从l -食物中获取营养，因此d -营养研究所应运而生。
但最令人心碎的是——我们在生理上是不相容的。
生命是如何开始的?
Matt Powner，伦敦大学学院
DNA出现在两个不同星球上的可能性有多大?和
它最初是如何出现在地球上的?来自伦敦大学学院的马特·鲍纳博士研究生命的起源，他采访了克里斯·史密斯。
马特:基本上，就我们所能看到的，我们认为我们可以找到生命的痕迹。所以，当我们回顾地球的岩石记录时，我们开始耗尽38亿年前的实际记录，但我们认为，早在那时，我们就能找到碳同位素效应的痕迹，表明生命早在那时就存在了。
克里斯-并暗示不管这个过程是什么，它发生得很快?
马特-在地质时间尺度上-快。但在化学时间尺度上，这仍然是一段很长的历史。从月球形成事件到38亿年之间还有近5亿年的时间那时地球上不可能有生命存在，地球太热了，几乎是熔岩。有将近5亿年的时间，从化学角度来说这是很长的一段时间。从地质学角度来说，这是一个相当短的时期。
克里斯:你能不能给我推测一下，告诉我你认为最初的生命形式是什么，或者说最初的生命过程是什么?
马特:是的。所以要思考这个问题，我们需要思考活着是什么这对我们来说是一件很难形成观点的事情因为我们只有一个生命的例子而地球上所有的生命都是相互关联的。它们都是同一家谱的一部分。
但总的来说，有一个可行的模式。这是由美国宇航局的一个小组开发的关于生命是什么这是一个自我维持的化学系统可以经历达尔文式的进化。所以，要有这样的化学系统我们需要一种能将信息从一代传递到下一代的分子。生物学用的是核酸，就像DNA和它的近亲RNA。这些是聚合分子，一个分子是由一串单独的成分组成的。有点像一串珠子，每个珠子都有一个信息单元，或者就是一个信息单元。我们构建串珠的顺序会给我们一个信息，这个信息可以与自己和其他分子对话，这样就可以复制它，使它具有实用性和功能。所以一旦你有了一个具有信息并且可以被复制的分子，那么你就可以开始进入达尔文进化的过程了。
克里斯:所以你认为最初的生命是一系列化学反应，这些化学反应将信息储存在某种分子中，比如DNA，它天生就有自我复制和控制发生在它身上的事情的能力，然后，它最终增加了额外的复杂性，变成了像我们现在拥有的细胞这样的东西，形成了我们的身体?
马特-这是答案的一部分。你需要一种信息分子，一种可以在几代人之后保留信息的东西，但这种分子似乎无法单独发挥作用。我们需要像脂质膜这样的东西来将信息与其他形式的信息隔离开来。所以实际上，寻找一种分子作为生命的起源不太可能给我们一个富有成效的答案。我们需要很多分子来了解它们是如何结合在一起的，以及它们是如何世代联系在一起的，从而了解生命的起源。
克里斯-那我们认为这是怎么发生的呢?这个奇迹为什么会发生?
马特:目前的证据表明，如果我们用非常简单的，地球化学上合理的一碳和二碳单位，它们可以通过非常简单，非常强烈的反应一起反应，具体来说，就是我们在生物学中发现的成分。如果这些分子有能量，如果我们有能力不断地再造这些分子，你就能理解那些可以自我复制的东西是如何主宰一个化学系统并开始导致我们现在所认识的生命过程的。
既然我们可以认为这可以归结为化学，鉴于化学在宇宙中无处不在。我们知道地球上的元素和火星上的一样，在我们的星系之外，在整个宇宙中都有。那么，这是否意味着，外星生命很可能会定居在与我们在地球上观察到的相同的化学物质上，因此，我们很有可能会遇到同样使用DNA作为遗传物质的外星人?
马特:在我看来，化学决定了为什么我们的生物学选择了对所有活细胞都至关重要的基本保守代谢物，化学是基于一些非常有选择性的反应，这些反应可以聚集这些分子，这些分子特别来自非常非常简单的化学前体。这些化学前体在宇宙中随处可见，比如氰化氢。一种非常简单的化合物，在宇宙中随处可见。
克里斯-但对你来说不是很好!
马特:不是对我们来说，而是对早期生命来说，它被认为是构建蛋白质和核基础物质的基本元素。所以不仅仅是单个分子之间的关系，还有DNA或RNA的合成难易程度。这也是与其他生物分子的关系。所以同样的化学物质可以制造核苷酸，制造氨基酸，也可以用来制造脂质。所以所有这些分子的相互关系，以及它们都是通过非常简单和相似的机制合成的事实，表明了这种化学的普遍性。很明显，你可以用一些方法对它进行细微的改变，你可以在主题上有一些变化，但我相信生物学在最基本的层面上使用的总体机制可能是普遍的，或者可以在整个宇宙中被复制很多次。
克里斯-在地球上存在的条件下，因为我们知道我们自己的太阳系?举个例子，如果你去土卫六，土星的卫星之一，你会发现那里有海洋，但它是乙烷的海洋。温度在零下200摄氏度左右，所以我们能看到其他化学物质来维持其他有趣的生命过程吗?我们认不出它们是我们的生命，但它们仍然是生命。
马特:在不同的条件下，我们完全有可能想象出一种非常非常不同的生命，但它必须是明显不同的。为了让生命进化成我们所知道的在乙烷这样的有机环境中，我们必须改变细胞的一切。细胞膜是建立在排斥水的过程之上的，所以两亲分子的亲脂性相互作用。DNA也是如此。所以DNA的核心是亲脂性的正是这种对水的排斥推动了许多生命过程，所以要想象生命，比如在土卫六上的碳氢化合物环境中，它必须在各个层面上都与我们的生命有根本的不同。
测序冰沙!
和基姆·贾奇，来自威康信托桑格研究所
观察地球上生命的最好方法，就是解读生物体的DNA密码。直到最近，这还需要花费数千英镑，并且需要一个高科技实验室。但新技术意味着，现在几乎任何人——包括学校生物课上的学生——都可以对构成细胞内遗传密码的DNA字母串或“碱基”进行排序……包括你早上扔进奶昔里的水果。Kerstin Göpfrich进行了一项任务，以获得她的基因序列…
只有草莓和香蕉，亲爱的，对吗?
克斯廷:好的，谢谢。
我来帮你称一下香蕉的重量……£2.29。我给你把草莓放在袋子里。
克斯汀:嗯……美味。但我还是把它留到明天吧因为这是一项科学实验。我将访问剑桥的波斯学校，看看学生们是否能发现我在饮料里放了什么……
学生:我不知道……草莓。
学生:嗯……柠檬。
学生:我想说香蕉。一些酸奶。
学生:香蕉。
学生:可能是香蕉，对。
可能是酸奶。
学生:蓝莓。
克斯廷:猜得好。但我不会把钱押在他们身上。和我们一起在教室里的是来自威康基金会桑格研究所的科学家Kim Judge。也许她能帮上忙……
金:也许对DNA进行测序是一个好主意，因为每种水果都有不同的DNA，我们可以用它来判断冰沙里有什么。
Kerstin - DNA测序意味着读取遗传密码的字母，确定碱基A, T, C和g的顺序，但首先，我们需要在测序之前把DNA从奶昔中取出，你可以在家里做。学生们解释说:
第一步-加入洗洁精。
学生:我们加入洗洁精来破坏细胞周围的膜，这就像把脏盘子上的脂肪洗掉一样。
Kerstin -步骤2 -加盐…
DNA仍然包裹在小蛋白质上所以我们必须加入盐来结合DNA并取代蛋白质。
Kerstin -步骤3 -滤去固体。
学生:我们筛选了奶昔混合物，我们必须去除任何固体，比如种子。
Kerstin -步骤4 -添加酒精…
学生:我们得把DNA挑出来。我们通过添加酒精来做到这一点，因为它使DNA聚集在一起。
克斯汀:好了。冰块在我的奶昔上游动。他们看起来……
学生:……又白又糊状。
克斯汀:那是DNA。金正在捞一些。
金:哇，太神奇了。我在这个管子里带来的是一些磁珠。DNA会和这些小珠结合，我们可以用它来交换DNA所在的溶液。
Kerstin:这是第五步。把DNA清理干净，溶解在水里。在我们等待的时候，Kim正在传递技术的关键部分——由牛津纳米孔技术公司开发的纳米孔测序仪。它是一种小型手持设备，可以像u盘一样插入笔记本电脑。纳米孔是膜上的一个小孔，比针眼小一百万倍。如何用它来测序DNA?
金:在纳米孔测序中，DNA会穿过一个小孔，在流过小孔的电流中产生一个特有的扰动，由此我们可以知道DNA的序列。所以DNA会堵住部分孔洞，这就会对电流产生不同的干扰，这取决于DNA的序列。
克斯汀:会有用吗?我持怀疑态度。最后一步，我们就知道了。
第六步-将DNA加热到37摄氏度，然后加热到70摄氏度。
我们把它加热到37度。所以我才揉它……这样我们就可以为DNA测序做准备了。
金:我们正在做的是，就像你在吃意大利面之前必须煮熟一样，我们正在把DNA转化成一种可以被纳米孔读取的格式。这需要我们把DNA分解成合适大小的片段，还需要我们把一些额外的DNA片段放进去。这将引导DNA到达纳米孔并帮助它通过。
克斯汀-这意味着我们已经准备好进行第7步- DNA测序。
学生:你已经把DNA溶液放入纳米孔测序仪中，它将把数据传输到计算机中，然后在那里读取数据。
Kerstin:这项技术最酷的地方在于，你可以实时看到数据的出现。当DNA通过纳米孔时，计算机将不同的电流水平绘制到屏幕上，对应于DNA碱基的不同组合。有点像写音乐，不同的级别对应不同的音符。
我们可能没有那么紧迫的时间来喝奶昔，但在诊所里，这真的会有很大的不同，金告诉我。与其他测序技术相比，该设备的另一大优点是便携性。它目前被用于监测巴西和生态学家的寨卡疫情;现在，也许还有未来。
学生:我会去丛林，因为那里有很多动物。就像很多不同的物种，你可以找到它们的起源。
克斯汀——听起来都很明智。金姆对我给奶昔排序的主意有什么看法?
对我来说，知道奶昔里有什么最简单的方法就是喝它，看看它是什么味道。但如果你参与检查食品标准，它可能会很有用。要百分百确定某人在奶昔里放了什么，没有比检查DNA更好的方法了。这也是一种检查奶昔中是否有细菌污染的方法，也许这意味着奶昔已经变质了。
Kerstin -那里有很多应用程序。这是否意味着我们不再需要实验室测序中心了?
金-其他一些测序技术也有很强的优势。他们非常擅长一次对大量样本进行测序，而且非常准确。纳米孔技术有不同的优点和缺点，它是生物学家工具箱的不同部分。
克斯汀-回到我们的冰沙。我们的DNA提取比预期的要好。大量的测序和更多的DNA读数仍在进行中。Kim第二天就把结果寄给我们了。一页又一页的电子表格上写满了字母A、T、C和g。这些代码对我来说意义不大。
所以，准备好第8步-解码信息…
学生:那么一旦我们对DNA进行了排序，我们就需要把它复制粘贴到一个在线数据库中，这样你就可以用它来找出奶昔里有什么了。
克斯汀-那奶昔里有什么?
学生- - - - - -草莓属ananassa和穆萨acuminata。我们发现奶昔里有香蕉和草莓。
克斯廷——谜底解开了。我们读取了令人印象深刻的1000万个DNA碱基。回到2000年，这将花费10万美元，我们将在一个大的测序中心，而不是在教室里。在过去的十年里，这项技术的发展令人印象深刻。
在太空中寻找DNA
Aaron Burton, NASA
考虑到DNA测序仪现在小到可以带入太空，我们能不能
用它们来寻找外星人的DNA?美国国家航空航天局的亚伦·伯顿与克里斯·史密斯谈论了是否可以在太空中寻找DNA……
亚伦:事实上，我们现在正在国际空间站上进行DNA测序。
克里斯-太棒了。为什么?
亚伦-这要看你问谁了。我们的团队有微生物学家、传染病专家和一些天体生物学家。从机组人员健康的角度来看，如果你有一个测序仪，你可以识别空气，表面和水中的微生物，并确保一切安全。而且，如果一名机组人员表现出生病的迹象，那么你就可以诊断出他们患有的疾病，并确定适当的治疗方法，所以如果他们需要抗菌剂，或者如果感染会自行消失。
克里斯-实际上DNA测序的过程，“它不介意”在微重力环境下，比如国际空间站，它不会影响这个过程吗?
亚伦-目前还没有。我们并没有真正关注纳米孔本身，以及DNA测序和通过的机制。更大的问题是，流动电池能否经受住发射时的振动和冲击，到达空间站。然后，机组人员自己是否能够在不引入气泡的情况下移动液体并加载流电池。但我们已经进行了八个实验，一切进展顺利。
克里斯:这很鼓舞人心。现在回到那个学生问的问题:我们能不能，或者会不会把这样的设备带到像火星这样的地方，在太空中寻找DNA的痕迹?因为Matt Powner说，同样的化学物质适用于整个宇宙，因此我们很可能会遇到外星人，他们使用与我们相同的遗传物质，比如DNA。
亚伦-是的。所以我同意从基础化学的角度来看。我们也知道火星上有陨石落在地球上，所以我们知道火星上的物质可以到达地球。然后我们也从地球向火星发射了一些航天器，所以我们知道我们已经向这些航天器发射了一些微生物。所以我们有充分的理由认为，至少在这类事件中，你把生物从地球转移到火星，反之亦然。
克里斯-所以我们有理由怀疑我们能找到DNA。但是外星人的DNA呢，如果他们不像我们一样使用DNA DNA，但他们有类似的东西，你能用同样的平台或技术去寻找吗?
Aaron -是的，这是纳米孔传感器最有趣的地方之一，因为当分子通过纳米孔时，你可以直接分析分子，你可以测量很多东西。所以不仅仅是DNA，人们已经证明你可以直接给RNA排序，甚至是蛋白质，它们实际上已经通过了这些孔。
所以你可以想象，如果外星生命使用不同的字母表，你仍然可以让这些分子通过纳米孔，得到电流的变化，这将是诊断信息分子通过它。
DNA:与XNA相遇!
与伦敦大学学院的维托·皮涅罗合作
我们所知道的生命使用DNA。但是必须这样吗?维托·皮涅罗是一名生物学家
他在伦敦大学学院制造了可以自我复制的分子，就像DNA一样，被称为XNA，正如他向乔治亚·米尔斯解释的那样……
你们之前听说过DNA被描述为一种串在绳子上的珠子，你们也听说过构成DNA的碱基。实际上，如果你把一个头分成三个不同的部分。所以碱本身就是磷酸中的糖或核糖。原则上，如果你改变其中任何一个，你都可以影响分子的功能。你可以影响它的化学和生物学行为。如果你改变其中的任何一个，你就会得到一个合成的核酸，它可以储存信息，我们称之为异种核酸或XNA。
乔治亚-好的。所以XNA。所以你所做的就是改变了DNA链上的一个小成分就产生了XNA?
维克多-是的。因为如果你把一个特定的特征改变到每一个头部，每一种阶梯上，你最终会得到一些非常不同的东西，但仍然可以储存遗传信息。
乔治亚-好的。所以我的下一个问题是:为什么我们还需要另一个东西——难道DNA还不够吗?
维托-到目前为止。但你可以从理论的角度来争论，马修之前提到过你有n = 1的生物学。所以我们不知道是否还有其他可能。所以，当然，如果你能产生一种新的遗传物质并证明生命可以通过它来维持，你实际上回答了一个非常有趣的问题，生命不一定是DNA。
在医疗应用和材料方面也有更多的实际应用。
乔治亚-好的。那么你能用XNA做什么呢?
所以XNA，你可以用它作为一种材料，甚至作为一种治疗剂。这些是它的关键应用。
乔治亚-为什么它作为一种治疗药物是有用的?
生物已经进化到本质上排斥生物，所以保护自己免受其他生命形式的侵害。所以它能很快识别并摧毁任何入侵的RNA和DNA。当然，根据修改的不同，XNA可以避开这个。这在生物学上是看不到的。
乔治亚-我明白了。所以这可能是一种在免疫系统不注意的情况下将生物药物偷运到人体内的方法?
维克多:是的。
乔治亚-我们说的是哪种疗法?
维托-比如，杜氏肌营养不良症。这种疾病是由外显子跳跃引起的，因此细胞中的自然过程不能识别正确的元素。所以即使你从一个可能几乎正确的DNA分子开始，你最终会得到一个不能很好地工作的蛋白质。
Georgia -好吧，那么这些细胞不能正确读取DNA ?
维克多-是的。如果你有一个分子，这是迈克·盖特在剑桥MRC分子生物学实验室做的工作。有了XNA的化学作用，你就可以以DNA为目标，迫使细胞机制跳转到不那么麻烦的地方，更不接近疾病状态。实际上，这就给了你一个治疗价值。
乔治亚-当你说你创造了一种新的DNA，一种全新的东西，你能创造出这样的生命吗?
维克多:原则上，是的。当然，第一个原理证明是用不同的核酸你可以储存信息然后你可以恢复这些信息。从这个原理的证明来看，它使得进化出你需要的所有其他组成部分变得可行，使这些信息与当前的生物学兼容。从某种程度上说，我的团队正在这样做。
Georgia -所以你可以用这些XNA来创造一个全新的生命吗?
维克多-是的。同样，原则上是的。因为从你拥有一个由XNA构成的基因的那一刻起，从技术上讲，你可以在XNA中制造出你需要的任何其他基因，并最终维持生命本身。
乔治亚-我们在节目中讨论了很多关于DNA是否是任何地方生命的蓝图。你的研究表明它不是——你怎么看?
维托:这将是一个生物学是只基于自然还是可行的问题。马特之前提到过只要化学反应允许你就能做到。这是一样的——生物学不经常发明东西，但当它发明的时候，它会很好地优化它。所以在另一种情况下如果你有不同的前体，你实际上可能有不同的化学反应，所以你可能有基于不同分子的生命。鉴于不同的前体，我不明白为什么不出现不同的东西。我们讲了L-和D- dna的故事。是的，这是可能的。
为什么一个坏掉的磁铁会形成两个新的?
利亚姆·梅西(Liam Messin)开始与剑桥大学本科生蒂姆·博伊德(Tim Boyd)一起回答这个吸引人的问题……
认为磁铁有南极和北极有点误导。它们有一种叫做偶极子的东西。这意味着它们有一个北极和一个南极，但它比这更复杂一些。
我们所认为的磁铁——条形磁铁是由许多小磁铁组成的，它们彼此指向相同的方向。这些小磁铁被称为磁畴，每个磁畴都有自己的偶极子，也就是南北两端。因此磁铁的强度是所有这些小磁铁的总和。然而，如果所有的小磁铁都指向一个随机的方向，那么总数将是零;没有磁化。
之前你可能被告知要小心不要掉磁铁。这是因为，如果我们摇动所有的小磁铁，它们将不再指向同一个方向，所以磁铁将不再被磁化。
利亚姆-注意-不要掉磁铁。但是等一下，我们如何事先让这些小磁铁排列好呢?
蒂姆:我们把磁铁放在一个非常强的磁铁附近，然后把所有的小磁铁都指向同一个方向。如果真正强大的磁铁被拿走，没有什么能把小磁铁拉离指向这个方向，所以它们很高兴地指向同一个方向，我们就有了磁化。
利亚姆-要做磁铁，我们需要磁铁?幸运的是，有天然磁铁和电磁铁来完成这项任务。不管我们怎么做，我们总是得到一堆小磁铁都指向同一个方向的情况。那么当我们把磁铁掰成两半会发生什么呢?
蒂姆:你分裂成两个磁体，由许多指向相同方向的小磁体组成。所以如果原来的右手是北，左手是南，那么这两个新磁铁的右手端就是北，左手端是南。偶极子的方向没有改变——北端和南端仍然在同一个地方。这些新磁铁的强度是原来的一半，因为它是由一半的小磁铁制成的。磁铁不需要知道它已经坏了，也不需要改变它的磁性结构，它已经有了新的两极。
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