彩蛋——精彩的复活节科学

复活节彩蛋传统上是由仁慈的复活节兔子分发的。但有一个问题，兔子在哪里能找到蛋呢?他们当然不会说谎，但为什么不呢?格雷哈·杰克逊前往伦敦动物园寻找答案……

格雷哈——我有四只漂亮的兔子——胡桃和榛子，斯马奇和普希金。我一直在想，他们是否会在某一年给我一个惊喜，为复活节下一个巧克力蛋，因为复活节兔子就是这么做的，对吧?好吧，也许不是，至少不是只有我的宠物兔子没有感激到给我下蛋。当然，动物王国在繁殖方面存在着巨大的进化多样性。一队负责活产，二队负责产蛋。2队的顶级球员之一是小鸟。但是为什么有些动物下蛋，有些动物生育呢?什么更好，谁做什么?为了让蛋滚起来，我和ZSL动物学家Jon Bielby在伦敦动物园的鸟舍里玩了一个游戏。这个游戏就是，生蛋还是生蛋。 Winner gets a gold star. Ready, set, go...flamingo.

乔恩-鸡蛋。

grahagh -长颈鹿。

那将是一个活的年轻人。

Graihagh - Panda。

乔恩——活得年轻。

格莱哈-企鹅?

乔恩:鸡蛋。

格雷哈——鸭嘴兽。

乔恩:这是个棘手的问题。它是哺乳动物，但它产卵。

Graihagh -所以，在活的幼崽和卵子之间有一半的比例。整个动物王国的情况都是一样的吗，还是分布得不那么均匀?

乔恩:在整个动物王国，它的分布会比这更不均匀。你会有更多的动物产卵，而不是生下活的幼崽。

Graihagh -这两个主要品种，有什么好处?为什么有些动物下蛋，有些动物生下活的幼崽?

主要原因是有很多很多不同的谋生方式。所以，当我们在伦敦动物园里散步时，你会看到很多不同的动物做事的方式——大小、饮食，包括它们如何繁殖、如何繁殖以及它们的后代做什么。我们想到所有的脊椎动物，所有有脊椎的动物，比如鱼，两栖动物，爬行动物，鸟类，哺乳动物。默认设置是产卵，这是因为所有这些不同类型动物的祖先都产卵。但在不同的时间点上，对年轻生命的付出以不同的方式进化。所以，两者都同样成功。它们都能让动物将基因传递下去，这就是自然选择和进化的真正意义。

grahagh -如果我们都是从生蛋开始的——我在笑自己生蛋的画面——为什么我们会突然进化，而且跨越了这么多不同的动物王国，这是怎么发生的?

乔恩:这种情况可能发生的原因是一个种群或种群中的个体的基因发生了突变。这意味着它们不再产卵，而是将卵在输卵管中保存一段时间，然后产下的卵会更快孵化，以此类推。如果它们活得更好，它们的基因就会遗传给下一代。

Graihagh:有没有相反的例子，比如说，从活产回到产卵?

Jon -据我所知，事情还没有走向另一个方向。

Graihagh -但是复活节兔子呢，因为他或她以携带巧克力蛋而闻名。乔恩和我漫步到兔子圈去看看这个流言是否可能是真的。我的宠物兔子这个复活节能给我下个蛋吗?

乔恩——我觉得你回家后不会发现你的兔子下了蛋。兔子下过蛋吗?对不起，不，我不这么认为。

格莱哈——它们将来会进化到下蛋吗?

乔恩，我觉得真的，真的不太可能。这有几个原因。一个是，如果你想想下蛋和生孩子有多大的不同。所以，如果你看你早餐可能吃的鸡蛋，你把它敲碎，你会得到黄色的部分，也就是蛋黄，然后是白色的部分，也就是蛋白质。如果你喜欢照顾小鸡的话，蛋壳本身就是一件专门的设备。在兔子身上，会发生的事情是，妈妈体内的小兔子会通过胎盘进食。把胎盘比作卵子。这真的非常非常不同。现在，我认为第一个原因是，你不太可能回家后发现你的兔子已经下蛋了，因为通过胎盘进化出了这种非常复杂的照顾幼崽的方式，身体不太可能在生理上发生变化并返回产卵。我不知道这是否不可能，但如果你想一下，如果这发生在几千年甚至几百万年之后，它就不再是兔子了。 It would be something else. But the other reason is that rabbits are really successful, so that really need to do that. Rabbits breed like rabbits. There are millions of them. So, there's not really the pressure for them to go back to laying eggs.

Graihagh -你刚刚粉碎了我对复活节兔子来访的希望和梦想。

乔恩，我真的很抱歉。我是说，这周你可能还会收到一些复活节彩蛋，我不确定。不过，可能不是兔子下的。

Graihagh -那么，复活节兔子从鸡那里偷蛋了吗?是这样吗?

有可能，但据我所知，复活节兔子送的蛋是巧克力。据我所知，鸡不会下巧克力蛋。从生物学的角度来说，我不确定这是怎么发生的。

grahagh -我猜没有动物会下巧克力蛋。

很明显，它会在输卵管内融化，所以这是不可能发生的。我想也许这就是为什么他们有保护锡纸绝缘之类的东西。

哪来的复活节没有鸡?大约有300亿有了这些数字，禽流感是一个大问题。它不仅可以摧毁农民的生计，还可以传播给人类并引起大流行。生物学家劳伦斯·泰利(Laurence Tiley)认为，他拥有了一种理想的复活节礼物——一只不会感染流感病毒的转基因母鸡。目前它们是一种令人担忧的绿色，但他正在努力……

劳伦斯:流感是一种病毒，这意味着它是一种非常微小的有机体，完全依赖于感染细胞并在宿主细胞内复制。它不像细菌，它可以自由生存。它必须进入动物体内才能繁殖。流感在许多不同的物种中引起疾病——马、猪、鸡是大多数人所知道的。

克里斯-流感对养鸡的农民来说有多头疼?

劳伦斯:这可真让人头疼。我们称之为高致病性流感病毒的毒株，会在几天内杀死99%的家禽。因此，我们正在尝试制造对流感或感染具有内在抵抗力的鸡株。

克里斯-他们不会得流感的。

劳伦斯-是的，这是最终目标。我们已经在这方面取得了进展。有些鸟类虽然仍然会被感染，但它们不会将感染传染给其他鸟类。

克里斯:怎么做?

劳伦斯:通过把一种新的基因植入这种鸟体内，这种基因会产生某种东西，从而破坏病毒的机制。它增加了病毒自我复制并从一个细胞传播到另一个细胞的能力。病毒必须自我复制才能繁殖，才能引起感染，并从一个细胞或一个动物传播到另一个细胞或动物。它的方法是，它使用一种流感病毒蛋白质和酶来复制和制造新版本的遗传物质，然后将其包装成新的颗粒和新病毒。所以，我们在鸡的基因组中引入了一些东西，产生了一个看起来像流感基因组的小分子。当病毒感染这些细胞时，它会转移到复制这个小诱饵而不是复制自己的基因组。

克里斯-所以病毒感染了细胞。因为在细胞的遗传物质中有一个看起来有点像病毒成分的小东西，它也开始被复制。它会使细胞侧翼，使其专注于自身，而不是在细胞中制造可存活的流感病毒。

劳伦斯-这是背后的理论，是的。

克里斯-你真的这么做了吗?你的鸡能制造这种分子吗?

劳伦斯:是的，我们已经把一种新基因植入鸡体内，这种基因会产生这种特殊的分子。我们对它们进行了测试，结果表明它确实有效地阻止了病毒在禽类之间的传播。

Chris -这对所有不同类型的流感都有效吗因为流感有一个特点就是它有很多不同的味道?你听说过人类感染H1N1和H3N2病毒。鸟类可能有17种不同的组合，不是吗?那么，你的东西能抵抗任何类型的流感吗?

Laurence -我认为我们采用的这种特殊方法的美妙之处在于我们引入的一小部分遗传物质看起来像这种流感，在所有这些流感菌株中都是完全相同的。这是一个非常非常重要的病毒控制元素，所以病毒在它周围进化的机会非常有限。

克里斯:那安全呢?因为人们非常担心，尤其是在像平衡记分卡这样的事情之后，这是另一个人们不愿出现在食物链中的东西进入食物链的例子。吃这些鸡的人会有风险吗?

劳伦斯:不。例如，我们引入鸡体内的分子的性质，它不是一种蛋白质。所以，任何人都不会对它过敏。它的分子类型不会被我们的免疫系统识别。它对吃了它的人绝对没有影响鸡体内的每一个细胞都在产生这种物质它们是完全正常的，除了它们是亮绿色的因为我们用荧光标记来追踪哪些是转基因的，哪些不是。显然，当涉及到人类食物链时，我们不会试图鞭打荧光绿色的鸡。

我不知道，一只会发光的绿鸡可能是一个很好的营销噱头。这是来自剑桥大学的劳伦斯·泰利。

复活节的一个重要标志是复活。基督徒可能会庆祝著名的复活节复活，但根据圣经，耶稣绝对不是通过把他浸在水里而复活的。然而，这正是一种新型保存疫苗和药物在假死状态下在一个特殊的含糖玻璃杯中复活的方式——这一发现可能会彻底改变世界各地的疫苗递送。凯特·阿尼采访了剑桥的科学家布鲁斯·罗瑟，以了解这项技术的工作原理。

布鲁斯:所有的疫苗和许多药物都存放在冰箱里。当然，它必须存放在冰箱里因为在冰箱外面，它们是不稳定的。疫苗尤其如此，尤其是疫苗的问题，因为它们必须运往世界各地，运到偏远的地方，没有冷藏设施。对于世界卫生组织来说，将大量的冰箱从西部的工厂运到非洲偏远的城镇是一项艰巨的工作。这就是问题所在。如何稳定疫苗和其他药物，使其不被需要?

凯特:你的灵感是从哪里来的?

布鲁斯-灵感是突如其来的。我被要求在皇家学会做一个报告，我的一个问题是我使用的试剂非常不稳定，一个同事建议我读一篇关于如何用简单，自然的过程来处理不稳定蛋白质的论文。所以，我读了这篇文章，发现了这些被称为无水生物的生物体，它们能够在干旱期间干涸，然后在向它们补充水的情况下，即使在100年后，它们也能重新活过来。这些东西就像复活植物。也有一些动物会这样做，比如，面包酵母。你可以在超市买到那些干粉，加水，它就会活过来。

Kat -如果这个周末有人在做热十字面包，我想这是非常合适的。

布鲁斯:没错。

凯特:请告诉我，这些生物体内发生了什么，使它们能够保存这么长时间。

布鲁斯:当我开始研究这个问题的时候，前人注意到两件事，一是这些生物可以变干并复活，二是它们含有很多非常不寻常的糖，叫做海藻糖。在这整个思想中，很明显，海藻糖导致了这种现象然而几乎所有了解海藻糖的人都说这个过程太复杂了，不可能仅仅是因为一种简单的糖。但我做了一些实验，发现单糖可以完全复制这些生物体内发生的事情。事实证明，这个过程非常漂亮，非常简单。当你把这些生物晒干时，它们组织内的所有糖都不会像普通糖那样结晶。但它会变得越来越粘稠，就像蜂蜜一样，会变成粘稠的糖浆。当你移走越来越多的水时，它逐渐凝固成所谓的玻璃杯。这些杯子是用糖做的，所以很容易溶于水。在这些生物体活着的时候漂浮在它们体内的分子被困在这种粘稠的糖溶液中，最终被困在玻璃杯里，所以它们不能移动，它们不能相互作用，因此，它们不能变质。所以，他们被困在假死状态，如果你喜欢的话，在糖杯里。

凯特-这是一幅美妙的图像，所有这些小分子都永远被困住了，就像汉·索罗在他的碳酸盐中被冻结在时间里一样。

布鲁斯:没错。一个更好的原理可能是你看到的一些困在琥珀里的活昆虫。这些都发生在室温或更高的温度下。你根本不需要冷冻。当然，这就是为什么疫苗在发展中国家如此有价值。

如果你只需要一些分子，一些生物和一些糖来完成这个过程，它对所有东西都有效吗?你能让它对任何你想要的疫苗起作用吗?

布鲁斯:是的。我们已经研制了大约20种疫苗，对所有疫苗都有效。我们毫不怀疑，它将与我们得到的任何东西一起工作。

在过去的一年里，我们在媒体上听到了很多关于西非埃博拉病毒爆发的消息。你认为埃博拉疫苗也可能以这种方式保存吗?

布鲁斯:我对埃博拉疫苗的了解是，我们以前用过这种疫苗，这种技术效果很好。

凯特-听起来确实很棒。当然，最大的问题是，什么时候?你什么时候能开始把这种保存技术推广到世界上?

布鲁斯:我们现在已经到了动物实验阶段。所以，我们希望，如果我们的动物实验进展顺利，我们应该能够很快在人类身上获得批准。所以，我们说的是2到5年，希望能更接近2年。

如果不吃大量的巧克力，复活节就不是复活节了。但对我们大多数人来说，这是一种我们带着一点罪恶感享受的东西，担心它会对我们的健康和腰围造成什么影响。如果不是这样不是更好吗?金妮·史密斯前往剑桥参观了Lycotec公司的巧克力实验室，该公司的创始人伊万·佩蒂亚耶夫在那里解释了他们是如何开发一系列对我们健康有益的巧克力的。

大多数人，不管怎样，都会吃巧克力。这是大多数人喜欢的食物，我们不想改变人们做他们不知道的事情，吃不同的东西，或者只有少数人吃。不管是什么原因，人们都喜欢巧克力。

金妮:我听过很多关于巧克力的健康声明，尤其是黑巧克力，它对你有很多好处。巧克力到底有什么好处呢?

伊凡:我们确定了一些活性分子，它们确实对某种益处负有责任。它的范围从巧克力中的神经递质，到咖啡因，在过去的20年里，主要的注意力集中在他们发现的新分子上，这些分子一直存在，叫做多酚和黄烷醇。它们是近亲，或者说红酒中的分子是一样的，蓝莓中的分子也是一样的。

金妮-多酚对我们有什么好处?它们在体内到底有什么作用?

多酚，这是一种分子它位于细胞膜表面因为它有一点亲脂性。而且，它有点水溶性。

金妮:所以，这种分子既被细胞外部的脂肪所吸引，又可溶于血液。

是的，完全正确的描述因为它位于暴露于血液和血浆的膜表面。这是一个独特的位置，因为这是细胞中所有的戏剧发生的地方，也是疾病发生的地方。氧化是从外部开始的。炎症是从外部开始的。这意味着，你需要帮助细胞控制这个过程。

金妮-所以，它能有效地保护细胞免受血液中的攻击吗?

正是因为当细胞受到破坏因素的攻击时，它会保护它们，这在许多研究中都有描述，我们真的很喜欢这些特性。

金妮:如果巧克力里都是这些好东西，那是什么让你的巧克力更好呢?

伊凡-我们不会带新的巧克力。我们没有带来新的分子。我们有一项技术可以让我们以非常紧凑的形式输送这些分子，并使它们发挥作用。我们的技术旨在保护巧克力中的黄烷醇，因为实际上，只有1%的黄烷醇被血液吸收。如果我们知道如何在消化过程中保护黄烷醇不受损害，我们就可以增加黄烷醇的输送，我们就不需要吃那么多巧克力了。

Ginny -这是否意味着你的意思是巧克力中已经含有大量的黄烷醇，但我们无法获取它们，因为当它们进入我们的胃时，大部分已经退化，不再有用了?

这就是正在发生的事情。99%被酸度和细菌氧化。这意味着我们能吸收的东西很少了。

金妮:你所开发的防止氧化过程并保持黄烷醇供我们身体使用的技术到底是什么?

伊凡:我们知道黄烷醇存在于巧克力晶体中，我们已经开发出一种技术，可以对这些晶体或其中一些晶体与其他活性类胡萝卜素进行编码。所以像番茄中的番茄红素，菠菜中的叶黄素或者藻类中的虾青素。基本上，它们彼此非常相似，但它们的主要特性是，它们不仅能够编码巧克力晶体，而且具有耐酸性。这意味着在消化过程中，它们是黄烷醇的保护剂。由于这种涂层，我们可以将黄烷醇高水平地输送到血液中。

金妮:当然，你提到的类胡萝卜素分子也非常有益。我们都被告知要多吃绿色蔬菜和西红柿，因为它们含有对我们有益的色素。

伊凡:没错。如果你把消化这些类胡萝卜素的好处和更高水平的黄烷醇结合起来，我们就会有一个非常好的精力充沛、有益健康的效果。

金妮-我们真的可以吃巧克力而不感到内疚。

伊凡:是的，你可以吃它，享受它。你可以自己尝一下，看看味道如何。

金妮——那太棒了!你这里有我可以尝尝的吗?

伊凡:是的，请说。

金妮-好吧，这是你的哪一款巧克力?

伊凡:它含有虾青素。它来自藻类，使食物链基本上都是粉红色的:虾吃它们。鱼吃对虾和克里奥尔鱼，所有这些海洋物种都含有虾青素。

金妮——所以，它看起来就像一块普通的方形黑巧克力。它可爱而闪亮，有一股刺鼻的黑巧克力味。我现在要尝一块。你得保证这不会有海藻味。

伊凡:不。

金妮——我现在没有发现任何藻类。这是一种光滑的黑巧克力。它是美味的。你肯定不知道这是一种健康食品。

伊凡-好吧，这就是重点。我们不想改变口味。

敢于站在一盒生鸡蛋上;克里斯·史密斯和乔治亚·米尔斯将为您带来详细报道关于鸡蛋令人印象深刻的结构特性。

乔治亚-我们今天要测试鸡蛋的强度，看看它们加在一起是否能支撑你的体重。我在地板上放了一个标准的6个鸡蛋的纸盒，里面有6个鸡蛋。我什么都没对他们做过。我检查过了，没有任何裂缝，仅此而已。你现在要站在上面了。

克里斯:这是你从超市买到的那种纸板箱，里面有6个很好看的鸡蛋，你想让我一只脚站在上面。

乔治亚州-是的。如果出了问题，那就太遗憾了，但我对这些鸡蛋的结构完整性有信心。

克里斯-我把鞋脱了。我把穿了袜子的脚放在鸡蛋盒里的鸡蛋上。

Georgia -现在，我要你确保你的体重均匀分布在6个鸡蛋上。

克里斯-好吧，我要把我的手臂放在你身上，这样我就能保持稳定。

乔治亚-好的。

(老化)

克里斯-好吧，你不会相信的，我做这个很紧张，但我是单腿，单脚，站在一个装满鸡蛋的盒子上。我真的这么做了，它们还没有坏。

乔治亚-我和你一样惊讶。

克里斯——我松了一口气。老实说，我以为我的脚会直接碰到它们，我的袜子会有很多鸡蛋。

乔治亚-这是鸡蛋的神奇特性。如果我们站在他们这边，这根本行不通。你想试试吗，克里斯?

克里斯-我不会这么做的，我们先拿个鸡蛋吧。所以，这些真的是真正的鸡蛋。他们不是老顽固什么的。我可以摇动它。我能感觉到蛋黄之类的东西在里面打滑。所以，这有什么特别的，我可以这样站在上面?

乔治亚州:鸡蛋的形状非常适合这种压缩。如果你看它们，它们是椭圆形的。它们就像一个拱形，我们在建筑中一直使用这种形状。你会想到桥梁，你会想到圆顶天花板。如果你推鸡蛋的顶部，因为它是一个很窄的拱形，力会分布在鸡蛋的整个身体上。意思是，它不会断裂。然而，如果你在鸡蛋的长边缘施加较小的力，这实际上也会挤压鸡蛋的内部，鸡蛋在承受这种压力时真的很糟糕。

克里斯-你说的是，这个鸡蛋-由于它的形状，当我对鸡蛋弯曲的顶部施力时，基本上，我在各个方向上压缩了鸡蛋里的所有物质。这是一种将力均匀地传递到各个侧面的方式，而如果我把鸡蛋翻转过来我站在上面我不会这么做，让你们失望的是，我不会这么做。但是如果我站在鸡蛋的一边，我就会把蛋壳稍微弯曲一点这样就不会有整个鸡蛋的负荷转移。它基本上只会弯曲外壳，当你拉伸它的时候，它不是很结实。它会裂开。

乔治娅-没错，这就是为什么你打鸡蛋的时候，要在旁边打。你永远不会在上面做。

克里斯:鸡蛋进化成这种形状是因为这个原因吗?这就是为什么鸡蛋有这种特性来阻止鸡把自己的蛋弄碎吗?

乔治亚:没错。所以，当一只母鸡坐在她的蛋上时，她最不想做的就是压扁她所有的孩子。所以，由于这些蛋是直立的，它的体重分布在四周。但是，当这些弱小的小鸡需要出来时，鸡蛋侧面的一个小力使它们能够从鸡蛋中跳出来。