蚂蚁怎么计数?

根据本周发表在《科学》杂志上的一项新研究，苔藓孢子在产生烟圈和蘑菇云的过程中获得了额外的提升。

加利福尼亚州波莫纳学院的德怀特·惠特克和马萨诸塞州威廉姆斯学院的琼·爱德华兹意识到泥炭藓单靠弹道推进，苔藓是不可能飞得那么高的，于是他们开始寻找苔藓的诀窍。

生长较低的泥沼藓的习性照片，显示生殖头，蒴果由假足隆起在席上。有些胶囊是圆形的，还没有爆炸，有些最近爆炸了(圆柱形)。水藻的作用就像海绵一样，通过叶片之间和专门的蓄水细胞中的毛细作用来蓄水。它使水酸化，形成分解缓慢的缺氧酸性区域。几千年来，泥鳅比其他任何植物都吸收了更多的碳，因此它在全球碳循环中起着至关重要的作用。©图片由Joan Edwards提供

泥藻土被认为比任何其他植物属储存更多的碳，覆盖了地球表面的1%左右。为了传播孢子，它将孢子向上发射到一片湍流的空气中，在那里它们可以被涡流和微风带走并运输。为了利用微风，孢子必须非常轻，并且终端速度只有每秒5毫米。当孢子穿过苔藓正上方的静止空气层时，这种低终端速度会造成一个问题，在那里孢子会迅速减速。

孢子在2mm的球形蒴果的上半部分发育，下半部分是中空的。每个胶囊包含2万到25万个孢子。当条件合适时，这些胶囊脱水并变成圆柱形-在此过程中大大增加了内部的空气压力。最终，胶囊破裂，内部压力将孢子和一股空气向上燃烧。

这股空气产生了一个漩涡——一个像烟圈或蘑菇云一样自我维持的上升空气环——它足够强大，可以把孢子带到比其他情况下更远的地方，也足够高，可以抓住湍流的空气并被带走。高速成像证实了他们的假设。

我们知道有一些物种会利用这样的漩涡——比如蜜蜂和水母——但这是涡旋在植物中使用的第一个例子。

以10,000fps拍摄的视频中的连续静止帧。每一帧是万分之一秒。带着尾迹的蘑菇云清晰可见。©图片由Clara Hard, Joan Edwards和Dwight Whitaker提供

对我们大多数人来说，接种疫苗是正常的，如果不是很愉快，生活的一部分。但如果有其他选择呢?如果它就像贴膏药一样简单呢?乔治亚理工学院和埃默里大学的研究人员本周在《自然医学》杂志上报告说，这可能比我们想象的更接近现实。

肖恩·沙利文(Sean Sullivan)和他的同事开发了一种贴片，可以给老鼠注射流感疫苗。他们将这种贴片的有效性与更传统的肌肉注射疫苗进行了比较，发现它同样能保护小鼠免受致命流感病毒的侵害。更令人兴奋的是，在接种疫苗90天后，研究人员发现，接种了补丁疫苗的小鼠更迅速地激活了对流感的免疫反应，并更快地从肺细胞中清除了病毒。

每个贴片上都有100根只有650微米长的小针，这些针从贴片上无痛地溶解到皮肤上，带走了冻干的灭活流感病毒。以这种方式接种疫苗利用了皮肤的特殊免疫特性，这也许可以解释为什么在某些方面，贴片似乎比肌肉注射的方法提供了更好的保护。一些药物贴片已经被广泛使用，例如尼古丁和避孕贴片，但这些新型微针贴片的区别在于，它们能够输送更大的颗粒，如病毒，而不是像尼古丁这样的小分子。

这项工作为未来的疫苗提供了令人兴奋的一瞥。如果我们不再依赖传统的肌肉注射疫苗，通过重复使用受污染的针头传播疾病的风险——这是一些发展中国家的一个普遍问题——将被消除。此外，贴片允许在很少或没有医疗培训的情况下提供疫苗，从而使大规模疫苗接种计划更便宜和更容易。最重要的是，获得拯救生命的保护，免受许多传染病的侵害，很快就可以无痛了。

本周还有一条新闻，一种含有抗艾滋病药物替诺福韦的阴道凝胶被发现可以将女性艾滋病毒的传播率降低50%。为了更多地解释这项在南非进行的研究，夸祖鲁-纳塔尔省大学的萨利姆·阿卜杜勒·卡里姆现在和我们一起告诉我们他做了什么。你好,萨利姆。谢谢你参加我们的节目。首先，你能给我们介绍一下场景吗?艾滋病在世界范围内是一个多么严重的问题?问题有多严重?

萨利姆:在全球范围内，我们对艾滋病毒的流行情况有一个很好的了解。我们知道，2009年有3340万人感染艾滋病毒，2008年有270万新感染病例，约200万人死亡。因此，在全球范围内，这种流行病继续增长，尽管现在的增长速度比五年前要慢。

我在脑子里把这些数字加起来，这意味着每天有7000人死于艾滋病毒，每天有7000人新感染。所以我们得解决这个问题。泰国的一项试验表明，疫苗的有效性最多只有30%，所以你采取的方法略有不同。这些凝胶是怎么起作用的?

萨利姆——已经制造出了几种凝胶，泡沫和海绵，它们都浸渍了不同的化学物质，这些化学物质被称为杀微生物剂。潜在的假设是，这些化学物质，当进入生殖道，进入阴道，会防止HIV引起感染。到目前为止，在过去15年左右的时间里，对6名候选人进行了11次试验。这些方法都没有被证明有效。

所以，在这个领域找到能够预防HIV感染的药物是一段相当困难的时期。所以我们采取了不同的方法。我们决定使用一种抗逆转录病毒药物，这种药物被广泛用于治疗艾滋病，这种药物被称为替诺福韦。它是许多用于治疗艾滋病的三种药物鸡尾酒的标准组成部分。所以我们将这种药物放入凝胶配方中我们将其放入一次性涂抹器中我们对889名南非女性进行了研究她们被要求在性行为前12小时内和性行为后12小时内使用这种凝胶。我们发现在一半使用替诺福韦凝胶的女性中，有38人感染艾滋病毒，而使用相同安慰剂凝胶的女性中有60人感染艾滋病毒。也就是说这种凝胶有39%的保护作用。

克里斯:你学习了多长时间?你看了多长时间?

萨利姆:第一批女性在2007年5月被招募，我们在去年12月完成了这项研究，总共花了两年半的时间。

Chris -所以如果你把这个推广到让每一个暴露的人都能得到这个，让我们以非洲为例，你认为通过这个策略每年可以预防多少艾滋病病例?

萨利姆:我们做了一些数学建模，创造了一个假设的场景，就像我们在南非实施这个项目一样，我们有很好的数据，我们模拟了我们在研究中得到的那种坚持。在研究中，对于那些持续使用凝胶的女性，她们有54%的保护作用而那些不持续使用凝胶的女性，不到50%的性行为，我们看到了28%的保护作用。我们所做的就是建立模型。我们说，好吧，如果40%的女性像我们在研究中观察到的那样以一致的方式使用它而40%的女性像我们在研究中观察到的那样以不一致的方式使用它呢如果我们这样做，那么在接下来的20年里，我们估计我们可以预防130万新的艾滋病毒感染，避免80多万人死亡，仅在南非。

克里斯:那要花多少钱呢?实现这一目标需要多少成本?

萨利姆-现在计算起来有点困难。我们知道凝胶的实际成本可以忽略不计。在这项研究中，我们只做了少量的凝胶，所以我们没有从规模上获益，实际的凝胶成本大约是一美分或两美分。所以成本不是在凝胶上，而是在涂抹器上，包装上，包装上，等等，所以在试验中，每次涂抹的成本是0.32美元。如果按规模生产，我们估计成本会大大降低，我们计算出，即使在目前0.32美元的价格下，它仍然具有成本效益，因为治疗感染艾滋病毒的人的成本是如此之高，即使在这个成本下，使用凝胶比让妇女感染更划算。

克里斯:这就引出了我的最后一点，我们治疗艾滋病的方法是三联疗法。我们给患者服用多种药物，以降低病毒产生抗药性的风险。凝胶中只使用一种药剂。是否存在这样一种风险，即我们最终可能会削弱这种药物预防艾滋病毒的能力，因为人们正以单一疗法的方式接触这种药物?

萨利姆:是的。这是一个假设的问题，当然，在我们的研究结果被从许多不同的角度看待之前。这些是我们现在得到的第一批数据，我们可以看看在使用替诺福韦时感染的38名妇女中是否有人产生了耐药性，答案是否定的。我们没有发现替诺福韦耐药的证据。

克里斯-没错。萨利姆，非常感谢。这是南非德班夸祖鲁-纳塔尔大学的Salim Abdool Karim，他在那里报告了他刚刚发表在《科学》杂志上的研究，研究了一种含有替诺福韦的阴道凝胶的使用，这种凝胶似乎能够显著降低艾滋病毒的传播率。

克里斯:你在洗澡时手指会起皱纹的原因是因为你的手指、手和脚趾上的皮肤很厚，它们是用来保护你的。你的皮肤会稍微增厚，因为我们更倾向于用手指摩擦东西，而不是用身体的其他部位摩擦，那里的皮肤会变厚，作为补偿。增厚皮肤的表层是扁平的、干燥的死细胞。事实上，它们一直在从你身上脱落。如果你能把你失去的细胞数量加起来，每分钟大约有40000个皮肤细胞从你身上脱落。如果你把它们都加起来，就是1 Ã?，½ stone in dead skin over a lifetime. Now that dead skin on your fingers which is still attached, despite being a flattened thick layer, is nonetheless slightly penetrable by water, and water can get into that layer, and it makes the thin flattened cells swell up a bit. And in the same way that if you make railway lines very, very warm, they can buckle and bend which is why you have to leave a gap between them, the skin cells to the same thing. They swell up, they press into each other, and as a result, they push each other out of the way, and they get thrown up into all these ridges and folds because the cells are bigger, because they've got water in them. After you get out of the bath or the sea, or the swimming pool, and you dry out again, that extra moisture that's got into the cells comes back out, the cells flatten out again, and they go back to their normal shape, and that's why you go wrinkly in the bath.

——更新

2013年，英国科学家发现，手指在水中会起皱，以提高我们对潮湿或水下物体的抓地力。他们还表明，实际上是血管收缩，而不是渗透作用导致了这种变化。

http://www.karger.com/Article/FullText/328223

戴夫:基本上就是一根很长的高电阻导线。我最近拆开了一个烤面包机，所以我知道这一点。它从一端开始，在一端呈之字形上升，然后电流向下流动，然后沿着另一端呈之字形上升，然后连接到中性线上。所以，它的一端是240伏。另一端在地球附近。所以，如果你把金属放在240伏，甚至100伏的电压附近，你都会受到很大的电击。

克里斯:-但是如果你很幸运，你把它放到了中性端，那里的电位就会低一点。所以如果你在做烤面包机，希望，你会把它设计成高电阻灯丝最难以接近的部分，离刀要去的地方最远。

戴夫:看看这个烤面包机的工作原理，其中一个洞会比另一个更危险，但他们似乎并没有做任何特别的尝试来让一边比另一边更难以接近。

克里斯:-他们认为人们毕竟还是有一些常识的。

本:没错。我想如果一般的规则和理解是，“不要把金属餐具粘在烤面包机里”，那么其他的安全功能可能已经过时了!

Ben:一些令人信服的论点，非常感谢你，Beverly。戴夫，你是我们的物理专家。你对核能的了解比我多。支持它的理由是什么?

戴夫:-这基本上取决于你认为烧煤有多糟糕。实际上，燃烧煤炭向环境释放的辐射比核电释放的辐射还要多，甚至比切尔诺贝利核电站释放的辐射还要多，因为煤炭中含有大量的放射性元素。你燃烧它，它们就会释放出来。没有办法约束它。此外，燃烧煤炭会产生大量的二氧化碳，这对包括温室效应在内的各种其他原因都是有害的。酸雨的问题也得到了很大的改善，但目前我们从化石燃料中获取了大量的能源。核能是一种非常可靠的能源，你知道它会起作用的。如果你用风能之类的东西来取代它，我认为仅仅用可再生能源来供应我们国家目前使用的能源是非常非常困难的。剑桥大学的一位教授，大卫·麦凯(David MacKay)计算出，为了生产我们国家使用的所有能源，使用风力发电，你必须在整个海岸上安装数英里的风力涡轮机才能产生那么多的电力。核能确实有很多缺点，但它确实有优势，你知道它是存在的。 It's predictable. You can store the energy. You're not dependent on foreign sources of energy. So, if someone stops supplying you with uranium, it's very easy to store 10 years worth of power.

但从长远来看，这可能不是我们想要使用的——这取决于你认为辐射有多危险。如果你在像切尔诺贝利这样的辐射严重的地区，对人类来说可能不是特别好，但实际上，如果你看看那里的生物多样性，动物的生存状况，它比人类生活的任何地方都要好得多。人类对环境的危害比辐射严重得多!

它有各种各样的积极和消极因素。总的来说，我认为至少在我们开发出更好的东西之前，它可能值得使用。

贝弗利，我很感激我们可能没有完全把你变成一个核能的粉丝，但是听到一些积极的论点，这有帮助吗?

贝弗利:-这样看确实很有趣。我认为你的同事并没有把可再生能源的问题看得比现有的替代能源更重要。是的，我们必须考虑如何在接下来的30年里架起桥梁，以及我们如何使用电力，你知道，我们将使用什么资源。

本:嗯，这当然是我们需要密切关注的事情。非常感谢你的来电。

本:这是个好问题。我想他可能指的是，如果你六周左右不洗头，那么它就会自动清洁，你的头发就会干净，尽管你没有洗头。我认为事实要比这复杂一些。这并不是说你的头发干净;而是你的头发有适量的油。通常，当你用洗发水洗头时，它是一种清洁剂，它会去除头发上的油脂。头发本来是有点油的，所以你的毛囊会产生额外的油来弥补被洗掉的油，最后你的头发就油腻了。如果你不洗掉它，似乎有某种反馈机制意味着毛囊会产生适量的油，你就不会有油腻的头发。

现在我不知道这是否真的在实践中得到证实，从我所看到的和读到的来看，它似乎对头发很短的人更好。这并不是说他们从不洗头，而是他们不使用肥皂或洗发水——他们只是用水洗头。水带走了污垢和污垢，但油脂留在那里帮助保护头发。戴夫，你的头发真多。你管理起来有多容易?

戴夫:前一段时间，纯粹出于科学探索的精神，我决定看看如果我三个月不洗头会发生什么，这让我当时的女朋友很恼火。基本上，我的头发达到了一种平衡。它比你正常洗头前的油少了很多，但仍然比洗头后的油多:有点油腻，但不是很油腻。因此，似乎确实存在某种反馈循环。此外，当下雨的时候，有趣的事情发生了，因为看起来你头发上的天然油脂非常善于防水，因为外层变得非常油腻，雨水会流掉，而下面的头发会完全干燥。所以很明显，天然油比护发素更有优势。

本:真奇怪。这就像戴着一顶由头发制成的天然浴帽——令人作呕。

戴夫:从某种意义上说，这并不能阻止它冒热气。蒸汽是由许多小水滴组成的。当光线照射到它时，光线会弯曲，所以你会得到一个非常扭曲的图像，当你离开它时，它看起来就像一种雾。剃须泡沫的作用:里面有很多清洁剂，这些清洁剂降低了水膜的表面张力，所以它不会形成很多小水滴。它只是形成了一个大的平面，你可以更好地看到它，所以你可以看到它，即使水还在凝结。

所以这里的水量是一样的;这只是水的结构发生了变化。那么，为什么液滴让我们很难看清东西呢?

戴夫:因为水有很高的折射率，当光线照射到它时，它会弯曲。如果光线照射到液滴的曲面上，每个液滴就像一个小透镜，光线被反射到各个不同的方向，使它看起来基本上是白色的。这将打破图像，使其看起来模糊。

本:太棒了!很有趣。也许你不应该用剃须泡沫但如果它有效，它就有效。