与祖先见面

恐龙蛋胚胎化石、古罐上的鱼脂肪、啤酒中的砷以及南方古猿sediba的发现地点……
4月11日

恐龙蛋胚胎化石,1.5万年前日本锅里的鱼脂肪,是谁把砷放进啤酒里的,我们还参观了发现南方古猿源泉种的马拉帕洞穴遗址……

在这一集里

啤酒有很多种

01:02 -啤酒过滤会增加砷

2008年,在对意大利啤酒的检测中发现,砷含量是法定限量的2.5倍。但它是如何到达那里的呢?

啤酒过滤会增加砷

由德国慕尼黑工业大学Weihenstephan研究中心的Mehmet Coelhan领导的一组研究人员发现,酿酒师可能在不知不觉中向啤酒中添加了砷。Coelhan在美国新奥尔良举行的第245届ACS全国会议暨博览会上发表的一项研究表明,用于过滤啤酒的材料可能会在去除酵母的同时添加砷。

2008年的一篇论文发现,意大利啤酒中的砷含量高达美国和欧洲法定限量10微克/升的2.5倍。为了调查这可能来自哪里,Coelhan的团队在Weihenstephan研究中心工作,专注于啤酒相关研究,并为酿酒业进行了大量分析,分析了近360个啤酒样本的重金属含量,发现有些样本的重金属含量超过了10微克/升的阈值。然而,当研究小组分析了所用的水、麦芽和啤酒花时,他们无法使这些成分中的砷含量加起来达到啤酒中的砷含量,这表明答案在于发酵后用于过滤啤酒的基色谷(Kieselguhr)材料。

Coelhan的团队发现Kieselguhr中可能有大量的“可提取的砷”,这是一种由藻类化石制成的硅藻质岩石。一旦磨成粉末,酿酒商就会用它来去除啤酒中的酵母和沉淀物。Coelhan分析的一些kieselguhr的砷含量高达12μg/l。

在325米范围内,使用每像素停留时间为10毫秒,对人体模型和人类进行扫描所得结果的比较。

05:56 -高分辨率3D图像…从远处看

科学家们已经开发出一种新的基于激光的成像技术,能够产生1公里外物体的高分辨率3-D图像

高分辨率3D图像…从远处看

自第一个灯箱发明以来,光学成像技术已经取得了长足的进步,但标准相机仍然只能产生2D图像。为了确定任何3D信息,例如到物体的距离,使用了飞行时间(ToF)技术。ToF系统通过在物体上反射激光脉冲来测量距离,同时对脉冲的行程进行计时,并根据探测器接收到的光子构建图像。大多数商用ToF装置已经在自动驾驶汽车和导航系统中得到了应用,但仅限于对反射物体进行成像,而且范围相对较短。

但是来自爱丁堡赫瑞瓦特大学的Gerald Buller和他的团队设计了一种ToF系统,可以从近一公里外产生高分辨率(3D)的日常物体图像,分辨率达到厘米级。由于该系统使用长波激光(λ = 1560 nm),因此可以在日光条件下使用,而且对眼睛也是安全的。

据本周《光学快报》报道,该系统的工作原理是扫光a三维成像低功率红外激光束快速地照射在物体上。然后记录光束中光子反弹回探测器的往返飞行时间,然后由单个光子逐像素构建图像。

其他单光子方法也可以提供出色的深度分辨率,但布勒系统的关键特点是,由于其基于纳米线的探测器,它可以成像非反射物体,如衣服、植被或岩石表面。为了证明这一点,研究人员拍摄了真人大小的人体模型和研究小组的一些成员的3D图像。衣服上的褶皱在图像中清晰可见,证实了该系统在厘米(或可能毫米)分辨率下运行。但是,需要注意的一点是,在这些波长下,人体皮肤反射的光子不足以获得深度测量....所以这个系统不能用来识别个人!

除了目标识别之外,光子计数深度成像还可用于许多其他目的,包括远程检查植被的健康和数量以及岩面的运动,以评估潜在的危害。预计该系统的范围将在未来五年内扩展到数十公里。

进一步的工作还将包括缩小系统的尺寸,使其更便于携带,并提高采集速度。目前,整个过程需要五到六分钟才能完成,但该团队计划将其减少到不到一分钟。

半透明的恐龙胚胎肉在蛋内重建,骨架显示。

10:28 -深入研究恐龙的发展

在中国云南省的一次偶然发现发现了最古老、最有趣的恐龙胚胎化石之一。

深入研究恐龙的发展

在中国云南省一次偶然的化石发现中,发现了迄今为止最古老、最有趣的恐龙胚胎化石之一。这些化石,包括保存下来的有机物和蛋壳,可以帮助我们了解这些动物在卵子和早期生命中是如何发育的。

半透明的恐龙胚胎肉在蛋内重建,骨架显示。胚胎化石非常罕见。这些骨头很脆弱,经常在成为化石之前就被破坏了,破坏了恐龙胚胎发育的证据。这个特别的发现,在已知的下侏罗纪地层的暗红色地层中,包含了数百个发现,都来自同一物种,可能是一种陆凤龙。这些单一物种的发现,被称为Monotaxic,对研究人员来说是一个重要的资源,因为即使你没有找到一个完整的标本,你也会发现一系列的大小和年龄,可以帮助拼凑出动物的生活故事。

这些化石可以追溯到早侏罗纪时期,距今1.9亿到1.97亿年前。Robert Reisz和他的同事在杂志上报道自然本周,他们对200多块骨头和蛋壳碎片样本进行了分类。对这些骨头的详细检查表明,恐龙将经历一段持续快速的生长时期,肯定比现代鸟类或其他恐龙快,这表明它们的孵化时间可能非常短。

骨骼的生长方式,强壮的肌肉附着物和不对称的横截面,表明发育中的恐龙在蛋内很活跃,发育出了外部世界所需的肌肉和骨骼。这一点,再加上快速生长的证据,与来自成年恐龙化石的证据非常吻合,成年恐龙比当时的许多其他恐龙都要大得多。

诱人的是,研究人员还使用了一种被称为同步辐射的特殊类型的x射线来检查化石,以寻找保存有机物质的证据。他们发现了似乎是由腐烂的蛋白质留下的痕迹,这可能会对这些巨型蜥蜴的遗传和生物化学有一些启示。

最早的绳纹壶出土于日本新泻县久保寺南大约有15000年的历史。

13:02 -冰河时代的锅让我们尝到了鱼的味道

生活在冰川条件下的狩猎采集者制造了烹饪鱼类的锅,这让我们更深入地了解了早期人类的生活方式……

冰河时代的锅让我们尝到了鱼的味道

在大约15000年前的陶罐上发现了烧焦的鱼腥味食物残渣。这些古代食物提供的证据表明,人们使用锅做饭的时间比传统思想要早得多,这些发现促使人们重新思考人类的创新和文化。

来自英国、荷兰、瑞典和日本的科学家对在日本发现的陶瓷碎片进行了化学分析,该研究本周发表在《自然》杂志上。日本被认为是最早使用陶瓷的国家之一。

最初,人们认为易碎的锅不是用来储存和烹饪的最早的绳纹壶出土于日本新泻县久保寺南大约有15000年的历史。直到大约一万年前的新石器时代出现了农业村庄。但这些结果表明,在更早的时候,来自晚更新世绳纹时期的东亚史前狩猎采集者已经开始使用锅做饭,尽管他们过着游牧生活。

当时的气候也在变化,海岸线和河岸上新的丰富的鱼类食物可能为花时间生产陶瓷容器提供了最初的动力。烹饪容器也可能与觅食者从游牧生活方式定居下来后流动性的减少有关。

约克大学的奥利弗·克雷格博士和他的同事们从陶器烧焦的表面沉积物中回收了脂质,用碳定年来确定它们的年龄,然后用一种叫做气相色谱/燃烧/同位素比质谱法的技术分析了它们的碳和氮同位素比率以及脂质化学成分,这表明食物残留物是淡水或海洋生物。

从罐子里刮出食物残渣并分析材料的技术现在可以用于其他古代人工制品,以告诉我们更多关于我们祖先如何生活的信息。

脑深部刺激-颅骨x线显示的探针(上颌和下颌骨周围的白色区域代表金属假牙,与DBS装置无关)

15:41 -自由意志是幻觉吗?

我们的决定是自由意志的结果吗?如果神经元受因果关系影响自由意志会是幻觉吗?

自由意志是幻觉吗?
与波士顿哈佛医学院Gabriel Kreiman教授合作

“自由意志”是如何在大脑中实现的?凯特·兰布尔(Kate Lamble)采访了哈佛医学院的加布里埃尔·克雷曼(Gabriel Kreiman)教授,讨论了他的研究,并以如何确定科学中这样一个哲学问题开始……

加布里埃尔-我们所做的这类实验遵循了之前几位科学家的步骤,他们试图将自由意志简化为非常简单的问题。比方说,我让你轻敲你的手指,你可以选择什么时候轻敲。所以,无论何时你想要这样做,你都可以点击一个给定的键。所以,我们在问一个非常简单的问题,什么时候,神经元是如何被激活来指示或决定特定的动作的?

凯特:你怎么测量这些神经元?你是用颅骨电极还是用侵入性更强的手术?

深部脑刺激加布里埃尔-研究这个问题的传统方法是通过头皮电极。这些隐形眼镜大约有2毫米长,在头皮周围。我们利用了这个难得的机会来窥视大脑内部的情况,特别是那些患有癫痫的病人,因此他们需要植入电极,非常细的微线,可以捕捉并聆听单个神经元和非常非常小的神经元群的活动。

凯特:那么,如果你在这些神经元决定是否点击鼠标时测量它们,你会发现什么?人们在做自己想做的决定时是否非常有意识?

加布里埃尔:嗯,当然,最终,人们在做决定的时候是有意识的,他们的主观报告是我们所接受的关于他们有意识与否的基本事实。但我们发现额叶特定部位的神经元,更具体地说,一个叫做补充运动区和前补充运动区的区域被激活了,在受试者意识到那个决定之前,就已经提前为受试者做出了那些决定。在人们知道他们将要执行那个动作之前几百毫秒,在某些情况下,甚至几秒钟。神经元像疯了一样兴奋地说:“现在,我们要组织这个动作了。”

凯特-你说发生在很久以前,但我们说的是几百毫秒。从神经学的角度来看,几百毫秒有多长?

加布里埃尔-这段时间足够长,我们可以确定,在人们意识到这些决定之前,神经元已经做出了这些决定。在某种程度上,我们所有的决定,除非我们相信魔法,都是由神经元精心策划的,在特定的情况下,我们可以记录和监控其中一些神经元的活动,这有助于我们了解在受试者真正意识到他们在做什么之前,为受试者做出这些决定的神经元群。

凯特:那么,如果我们的神经元在我们意识到它们之前就开始放电并做出决定,这对我们是否有自由意志有什么影响呢?

加布里埃尔-最简单的解释是,基本的物理定律决定了神经元何时被激活,当它们越过给定的阈值时,最终会导致一个决定。事后,我们相信我们是这个决定的主人。我们创造了自由意志的幻觉,但在自由意志中没有什么是真正自由的。这些是被激活的神经元,我们可以用方程来描述它们在做什么,什么时候被激活等等。

凯特:研究的下一步是什么?我们要如何建立一个更复杂的动作,而不仅仅是点击手指?

加布里埃尔-这太难了。所以,有一个步骤可能听起来不太令人兴奋,那就是让实验对象选择他们想用哪只手。所以,不只是用哪根手指或者什么时候,他们现在有了更多的自由。最终,我们认为我们无法预测你明天午餐吃什么,或者5年后你会和谁结婚。所以,我们在非常非常小的范围内用我们的录音能力做非常简单的决定。所以,在某种程度上,我想回到决定论和混沌系统的讨论上来。当我们抛硬币时,我们不能很好地预测它是正面还是反面落地,但没有人会说硬币实际上是朝其中一种方向落地的。这只是一个对初始决策非常敏感的问题。同样,我们也无法想象在短时间内能够以任何方式对小时或天的尺度做出准确的预测。但这可能只是技术的问题,我们可以利用多少神经元。 Ultimately, what you're going to do 5 hours from now may very well depend on a lot of external factors, not just your own brain. But the main point we're trying to make here is that our illusion of free will, may be nothing more or nothing less than ensembles of neurons and circuits firing together in specific patterns.

凯特:对于一个认为自己每天都要决定自己要做什么的人来说,这是相当令人生畏的。你必须在癫痫患者身上工作以及你把电极放在哪里的事实在多大程度上是基于临床意见的,这在多大程度上限制了你下一步可以做的研究?

加布里埃尔-我们在很多方面都很有限。我们可以调查的位置有限,我们可以记录的神经元数量有限。另一方面,我们可以在这个分辨率水平上研究人类大脑的唯一方法之一。

凯特:如果我们能理解人们是如何做出决定的,以及他们在什么时候做出决定,这对治疗有什么影响吗?我们可以随时干预吗?

加布里埃尔-是的,这是一个很有趣的问题,我们在这个方向上只采取了非常初步的步骤。有一些神经系统疾病涉及到严重的意志障碍。帕金森氏症患者在发起运动方面有很大困难。在成瘾研究中有很多问题,这些都是人们需要做的基本决定。有一些研究,其中一个是和我一起工作的神经外科医生伊扎克·弗里德做的,他们用电刺激这个特定的区域和辅助前运动区域。他们将电流注入大脑,同样是出于临床原因,这些病人报告说,他们感到了做出动作的冲动。所以,原则上,我们可以对神经元的活动进行偏倚,从而增强人们做出特定决定的能力或意图。

羊毛的犀牛

23:47 -发现一头英国长毛犀牛

我们调查了在英国发现的最重要的化石之一,11年前在斯塔福德郡采石场发现的一具长毛犀牛骨架……

发现一头英国长毛犀牛
与伦敦大学皇家霍洛威学院的Danielle Schreve教授合作

11年前,当一具保存完好的长毛犀牛骨架在斯塔福德郡的采石场被发现时,它被描述为“100多年来英国发现的最重要的大型哺乳动物化石”。

《地球脉动》播客主持人苏·纳尔逊去见了伦敦大学皇家霍洛威学院的丹妮尔·施里夫教授,他领导了研究这一发现的团队

丹尼尔施立夫用放射性碳定年法测定了这只动物的年代,并得出了一系列准确的日期,大约在4.2万年前,这表明它几乎正好处于最后一个冰河时代的中期。对我们来说,这是一个有趣的时期,因为这是一个相对温暖的时期,夏季气温约为12摄氏度,关键是一个巨大的,非常丰富的苔原环境的发展,今天没有类似的现代环境,但它非常适合犀牛和当时的其他物种。

苏尼尔森:这具骨架是在采石场发现的,我们知道当时很冷,你说那是在冰河时代中期,很明显,它的羊毛外套适应了那种天气,但请给我一张当时的照片。

丹尼尔施立夫:犀牛是在Tame河的沙砾沉积物中被发现的,Tame河是今天特伦特河的一条支流,我们知道在犀牛死亡的时候,这是一片非常开阔而贫瘠的土地,当然,那里没有树木,有很多草和灌木,犀牛可以吃,特别是这条河可能是一条寒冷气候的辫状河流,有许多河道,主河道附近非常光秃秃的,还有相当多的沼泽。这可能是故事的一部分,犀牛实际上遭遇了厄运,因为像许多大型哺乳动物一样,这些动物很容易陷入困境,我们知道,由于犀牛的保存状况非常好,它被埋葬时几乎是一个完整的尸体,被沉积物掩埋得非常快,然后在4万多年后才被发现。

苏尼尔森:它是独立的吗?它是独居的还是附近有其他哺乳动物?

丹尼尔施立夫:我们在现场还发现了至少四头犀牛的遗骸。还有长毛象、野牛、马和狼的遗骸。

苏尼尔森:那是一个宝藏,真的不是。

丹尼尔施立夫:它是。我的意思是,找到如此完整的发现是非常不寻常的。

苏尼尔森:你很早就发现了这一点。你一直在研究什么能让你把化石和当时的气候联系起来?

丹尼尔施立夫:我们可以通过观察沉积物本身来了解河流是如何沉积沙子和砾石的,我们还可以收集不同的古生物代用物,在这种情况下,例如,花粉,植物大化石,比如叶子和种子,茎的碎片,还有甲虫和摇蚊的残骸,摇蚊是一种不咬人的蠓,尤其是甲虫和摇蚊可以让我们清楚地了解植被,也可以了解当时的温度。

苏尼尔森:那么你是怎么算出温度的呢?

丹尼尔施立夫:用现在的甲虫和摇尾虫这些我们在现场遇到的物种对温度的耐受性非常非常小。因此,通过研究这些昆虫物种今天的分布范围,我们能够非常清楚地推断出过去的温度状况。现在,对于夏天,我们看到夏天的温度大约是12摄氏度。这大约比现在的温度低3度,但冬天的温度要低得多,所以你看到的温度在零下16到零下22摄氏度之间,所以冬天的环境非常恶劣。

苏尼尔森:这是你所期待的吗,或者它是否告诉了我们当时在那个特定地区正在发生的事情。

丹尼尔施立夫:我们开始看到最后一个冰河时代的中间部分约60至2.5万年前,是快速气候振荡,令人震惊的是快速气候变化所以我们正在试图做的是借助高精度无线电碳约会是放在一起的照片这些英国气候振动对环境的影响,对大型食草动物的影响当然影响早期人类在同一时间。所以这是一个非常有趣的时期,怀特穆尔湖的发现有助于提供信息。

长毛犀牛的遗骸在最后一个寒冷阶段并不特别罕见,但它们经常在洞穴中被发现,而且它们经常被当时的主要掠食者之一斑点鬣狗严重咬伤。在这种情况下,我们有一个保存完好的,几乎完整的,这具骨架的前部,我们可以非常详细地观察它,也可以与其他长毛犀牛的材料进行比较,不仅来自英国,也来自邻近大陆。

克里斯·史密斯在马拉帕洞穴采访了李·伯杰教授

29:13 -源泉种-探索人类的起源

我们参观了南非的马尔帕遗址,那里发现了一些人类最早祖先的化石。

源泉种——探索人类起源
与威特沃特斯兰德大学的李·伯杰教授合作

Chris - 2008年,古人类学界在南非发现了一种新的早期人科动物,取得了巨大的进步。威特沃特斯兰德大学的科学家李·伯杰和他的儿子马修一直在约翰内斯堡附近的人类摇篮世界遗产遗址绘制潜在的化石遗址。一个世纪前,为了寻找石灰,矿工们部分挖掘了一个地区,马修在那里发现了一块石头,里面有现在被命名为南方古猿sediba的遗骸。

南方古猿源泉种这是一个200万年前的青春期男性标本,但它的许多特征与我们自己的特征非常相似。那块石头就躺在一个被称为马拉帕洞穴的洞旁边。当李·伯杰进一步调查时,他发现了一大堆遗骸,包括一具成年女性sediba骨架,还有更多尚未从现场移走的遗骸。

这些人在掉入洞穴时死亡,可能是因为他们出去找水了。但这意味着保存的水平是前所未有的。本周在《科学》杂志上,李和他的同事发表了另外7篇论文,描述了这些发现,以及它们如何填补了我们对人类进化的理解中的一些非常重要的空白。李带我去了洞穴遗址,向我展示了这个令人难以置信的地方……

李-我们正走在石灰矿工的小路上。我们现在走的这条路至少可以追溯到100年前,也许更早一点。这是由他们拖着的牛橇完成的为了进入洞穴遗址。在我们所处的这个小山谷里,实际上有86个洞穴。我们可以向北看,看到非洲的其他地方,在这片美丽的荒野地区,然后向南看,这里是一个小山谷,到处都是这些洞穴,在某些情况下,还有化石遗址。到目前为止我们发现的最重要的一个就是我们正在走进的这个。我们刚刚经过的这些树的小庇护所现在标志着一个坍塌的洞穴系统的边缘。200万年前,也就是我们现在站的地方,我们应该站在地表以下25到30米的地方,就在我们前面,如果我们在合适的时间,大约在197.7万年前的某个时候,我们会看到一个非常可怕的死亡集合。在我们面前的地面上到处都是尸体——羚羊、剑齿猫、小老鼠等等。这里肯定有一堆落叶上面肯定有昆虫在蠕动,以这些尸体为食。 And stuck amongst them you would've seen figures and bodies of early human ancestors, these Australopithecines. Just over in front of us at about 1 o'clock would've been the body of a young male. He would've been lying just on top of a female who had her legs kicked back and her arms broken, lying underneath. There would've been an infant sitting just a few meters closer to us, lying right next to the body of a false sabre-toothed cat. And that instant is the snapshot that's preserved in time here.

快进200万年后,你就能看到平地上有一个小洞,这些古老的床岩,白云岩,坍塌的石头因为它们都被侵蚀了,在那个时刻暴露出来。正是在这样的背景下,它几乎有效地巩固了,因为这些岩石是支撑它们的,是一扇通向我们过去的窗户,这些过去可能是在几周内,或者最多几个月的时间里积累起来的,可能是非洲大陆上最丰富的早期人类遗址。

克里斯:你是2008年沿着这条路走的,我们来到了这片绿树成荫的地方,地上有一个洞。这就是你走上去时看到的吗?

李:几乎和我看到的一模一样。实际上,就在我们停的地方。2008年我在那里捡到一块足球或橄榄球大小的石头,我把它翻过来,在它的另一边,就像这块石头一样,是一块羚羊的肱骨——羚羊的臂骨伸出来。2008年8月1日那天,我正在进行测绘练习。我环顾四周,发现还有其他化石。我做了一些笔记。我拍了一张现场的照片。我带着精确的GPS坐标,爬上小山,在这个特殊的环境中找到了剩下的洞穴。

两周后,当我们带着当时9岁的儿子马修回来时我站在这个坑的边缘,我们向前走了几步,我们几乎重现了我和乔·基比、我的儿子马修和我的狗陶站在这里的那一刻,我低头看着,我说,“好吧,伙计们,去找化石吧。”正如你所看到的,在我们周围,有这种棕色岩石的碎片。那就是化石所在的地方。古老的骨头就藏在那些岩石里,现在该做的就是开始捡起身边的石头。

马修和陶不是这么做的。他们往左边跑,跑到高高的草丛里,远离洞穴。这是一个错误的地方,但我认为他们是去追逐你在路上看到的羚羊或长颈鹿了。马修在那棵被闪电击中的树旁停了下来。你可以看到地上这个奇怪的小洞,你可以看到树被闪电击中的地方。他发现了一块石头。他说:“爸爸,我发现了一块化石。”我朝他走过去,离他5米远,我意识到他和我的生活将永远改变,因为从那一侧伸出来的是我博士研究的骨头,从那一侧伸出来的是一根原始人的锁骨。

那块石头是怎么来的?我们仍然不知道。我不认为它是被矿工搬到那里的。附近没有别的东西了。也许是狒狒把它扔了,就像我们几分钟前看到的那群狒狒一样。为了寻找下面的昆虫,我把它扔了。

不管原因是什么,这块石头上有一具骨架,我们后来发现它散落在这个地区,就在我们下面的洞穴的墙上,两周后我发现了一具成年女性骨架,尽管我们当时从未想过会有两具。然后发现,再发现,再发现。

现在,我们有几百个这些个体和其他骨骼的标本,就在这个小洞里,你可以看到我们什么都没做。我们几乎没有移走任何东西。每次我们开始移走矿工们倾倒在这里的覆盖层,以及他们进行的几次爆炸,哪怕是一点点,我们都会发现另一具骨架,不得不停下来。作为考古学家或古生物学家,这是一次奇妙的经历。

克里斯-这是财富的尴尬,不是吗?是矿工们根本没有意识到他们走在什么上面,走在什么上面,还是当时根本没有意识到这有多重要?

李:我们怀疑这可能是19世纪晚期的采矿。那是在19世纪90年代末或20世纪初,他们没有注意到这一点。如果采矿发生在第二阶段,也就是第一次世界大战后,大概是1919年到1925年,那时你开始对这些东西感兴趣,尤其是在第三阶段,也就是20世纪20年代末和30年代。那时,像雷蒙德·达特和罗伯特·布鲁姆这样的人已经出现了。罗伯特·布鲁姆走过这片地形。他在这个农场。他沿着我们刚才走过的路走着。如果那些矿工发现了这个,我想他们会告诉他的。值得注意的是,这个网站是如何被错过的,我无法回答这个问题。我错过了17年,但不要认为我是一个十足的白痴,因为其他人也错过了。

克里斯:我们来看看真正的洞穴遗址好吗?

李:你将要看到的可能会让你非常失望,因为它太小了。我想每个想到这些遗址的人都会想到这些东非大裂缝或巨大洞穴遗址的图像。但在我们面前的这堵2米半乘3米的小墙,这个棕色的区域,从这个区域来的早期原始人几乎比这门科学历史上的任何其他地方都多。克里斯·史密斯,金妮·史密斯和李·伯杰教授在南非马拉帕洞穴,人类的摇篮。

克里斯-这基本上就是地上的一个洞。它有3米深。每个维度的最大跨度可能是5米,就像你说的,这是非常丰富的化石遗产。

李:事实上,只是其中的一小部分。到目前为止,整个化石组合只来自这面墙的一侧,你可以看到一个几乎和身体大小一样的洞,我们从那里取出了她的身体和他的身体的一部分,尽管我要让你把手指放在她身体的另一部分上。她还躺在那里,他也躺在那里,就在他们上面,那片起伏的、打结的地方,是小人族的婴儿。他们躺在那里,现在还在那里。我们还没有移除……

克里斯-这是我看到的突出的部分吗?

李,那是一部分,不是他们的一部分。那是羚羊的一部分,因为还有其他的尸体混在一起。这堆尸体显然是倒下了然后被移到了合适的位置,但都是骷髅。这里的大多数动物都是铰接的。它们的碎片在解剖位置上,它们由有机结构的残留物连接在一起。你能想象这有多了不起吗?

克里斯:考虑到这里有这么多材料,你打算怎么处理这个问题呢?你要慢慢地取出碎片吗?你要单独取出来吗?你真的要从岩石中取出大量的石块然后在实验室里处理它们吗?如何解决这个问题?

李:答案是,我还不能回答你。我们正在与整个科学界合作,讨论我们将如何做到这一点,因为这块岩石中保存着可能是独一无二的信息。它可能是独一无二的。我们必须负责保护它。现在的目的是非常小心地以缓慢的步伐前进。我们将尝试移走你面前大块或中等大小的岩石,把它们带到一个可控的环境中。所以,我们将非常仔细地绘制出表面。我们将非常仔细地确定任何一个矿床的边缘在哪里。我们会试着把它完整地移动,沿着自然的断裂和断裂。你可以看到植物在这些地方挖洞,白蚁把它们挖开了。 We will remove that rock, put it in a controlled environment because there has never been a case at least in our field of science where you are almost guaranteed to make extraordinary discoveries in every piece of rock you touch here.

克里斯-但你认为这有多广泛?

李——我也不知道。这将是在现场工作的令人兴奋的事情之一。我可以给你一些线索。大自然以这些树木的形式给了我们一张通往这个地方的路线图。如果你往东看,你可以看到一棵巨大的白色臭木树离我们大概有20米远,在我们身后,这棵树又长了大约10米。在我们的北面,在我们的左边,朝着被闪电击中的树,你可以看到一片树林,然后在我们南面10到15米的地方,这就是这个洞穴的周长。树木生长的地方,它们生长的原因是它们的脚在化石里。这就是它们在那里的原因,它们向我们发出信号,告诉我们这个地方的潜力。当你越过那层岩石,你就到了那块非常非常古老的岩石中。这是什么? 30 x 30 maybe? We don't know how deep it is, but if the kind of density continues that we're achieving right now, this really will be an extraordinary place.

克里斯-我觉得你需要更多的古生物学家。

李:是的。你知道,这个发现给我们带来的教训之一,对科学来说是令人痛心的。我认为有很多人,尤其是今天的年轻人认为我们已经探索了这个星球,我们已经发现了所有伟大的发现,探索和发现的时代已经过去了。作为个人,我们要做的就是站在巨人的肩膀上,逐渐增加我们的知识,因为伟大的发现时代已经结束了。

这个地点告诉我们的是一个非常不同的信息,因为它坐落在可能是最被探索的地区的中心,不仅在非洲大陆,而且在这个星球上,对于这些物体,对于这样的地点。它在近100年的时间里没有被发现,然而,在地球上被探索得最多的地区的表面上,有一个物体很容易被发现,一个9岁的孩子都能把它捡起来。这不仅是另一件非常罕见的物品,而且可能是迄今为止发现的最好的物品。它能告诉我们关于其他科学领域的什么?如果它在这里是真的,那么它一定是真的。

所以克里斯,我要让你做一些很少有人能做的事情。你把唐家的孩子抱在手里。你碰过这些源泉种化石。我要让你在原地触摸一个早期的原始人,如果你把手放在那里,你会看到这些白色的小骨头从灰色的岩石中伸出来。如果你把手放在上面,你实际上是在触摸她身体的另一半仍然被包裹在这里。这是她骨盆的一部分。这是她胫骨的一部分,她的胫骨往里伸。她身体的其余部分都在这里。这是一件非同寻常的事情,因为我们经常被迫把这些东西从地上扯下来,当我们这样做的时候,从某种意义上说,这是一种破坏性的行为,失去了环境。在这里,你可以看到我们有意选择把这个留给后代因为我们有她的另一半骨骼,我们最终会把它移走。 But we may put it in fact in a time capsule. So, you're looking at a time capsule resource. You're seeing the future. I can describe for you what's in that and with the technology we're using, x-ray technology, when this is in the lab, I'll be able to tell you every piece of her that's in here, every position that it occupies. That's extraordinary. We wouldn't have been able to do that if this discovery have been made 10 years ago. Because of its time, we're able to apply technology and decisions about future science that just weren't there for other scientists.

克里斯:那么,即将出炉的新一批研究,你接下来要报道什么?

李:即将发表在《科学》杂志上的7篇论文继续对源泉种的身体进行非凡的探索。如你所知,我们已经涵盖了人类进化的流行关键领域。我们已经完成了大脑。我们开始处理面部特征和分类。我们做了这只手,这是一只非常人类的手。我们研究骨盆,因为它与我们如何生产,如何走路,以及我们在最初的形态学描述中研究了脚有很大的关系。好了,现在我们来看看这具尸体的本质。我们把所有这些部分联系在一起,所以,一系列的论文出来了看看牙齿,其中两个,一个是对迄今为止发生的所有事情的回顾。我们研究胸腔以及它与源泉种在陆地上移动的关系——它是奔跑者吗?是沃克吗? Was it a climber? We look at its upper limbs which linked the hand to the rest of the body. We look at the spine, something critical in bipedalism and particularly critical in humans as it's evolved different from all apes. And then we look at the lower limbs finally to assess how was sediba walking. And the short answer to that is, in a way we never imagined before.

当你把源泉种放在一起的时候,我们看到的画面与我们之前从更零碎的化石记录中预测的非常不同。我们看到一种动物用两条腿走路,但不是我们预测的方式,也许是用平脚走路之类的。我们看到一种动物的上半身仍然适应了某种形式的攀爬无论是你看到的树还是悬崖,还是你周围的东西,但所有这些结合起来,也许是我们在所有发现的哺乳动物中见过的最马赛克的适应系统之一这很令人兴奋,不仅因为我们作为进化生物学家希望看到任何哺乳动物的这种情况。但在我们自己的血统中看到它是非常令人兴奋的。克里斯·史密斯在马拉帕洞穴采访了李·伯杰教授

牙齿,我们开始探索源泉种在人类进化的伟大故事中的位置答案是源泉种与我们从现有的化石记录中所讲述的故事没有任何明确的联系。很有可能,我们认为所有后来的物种都是从南方古猿阿法种——“露西”物种这样的物种进化而来的想法可能是不正确的。也就是说,sediba的牙列表明它至少不是来自原始人类的谱系,这可能开启了幽灵谱系的可能性,我们还没有发现的那个,这对古生物学家来说是令人兴奋的。

克里斯:那么,你的推理是,有南方古猿阿法种——“露西”标本,它与源泉种或其他衍生出源泉种的谱系是平行的,它可能是最终进化出我们的物种。

李:嗯,你陈述的第一部分,平行血统的观点似乎几乎肯定是正确的。这就开启了故事的下一个阶段,我认为这是我们必须等待和观察的事情。源泉种在非常非常重要的领域与我们属的最终成员——人属——共享了大量的衍生特征——它们的手、复杂的大脑、牙齿的缩小、独特的骨盆、部分脚和四肢。另一方面,它有很多非常原始的人物。我们只是不知道。这些是惊人的巧合吗?这就是科学家们所说的同形体吗?它们看起来很相似,但进化的目的却不同?或者他们只是表面上的样子?也就是说,它们实际上是我们谱系中这种形态的祖先。 Both of those hypotheses are possible as well as perhaps others. It's a wait and see because you've got to remember that the sediba in some ways almost sits in glorious isolation. For 200, 300,000 years on either side, you could put every single other fossil discovered on this continent in a small suitcase and still have room to pack for a weekend away.

克里斯-尽管现在的解释是,源泉种可能是独立存在的,它进化出了我们现在拥有的一些特征,原因和我们进化它们的原因是一样的,但是南方古猿阿法种露西,最终还是进化出了我们,源泉种只是一个孤立的例子,或者在某种程度上,它和我们有联系,是我们的直系祖先,而露西不是,或者是这些的结合。

李:是的,我的意思是,可能会有一个点,我们不得不问,如果它像鸭子一样走路,如果它像鸭子一样叫,如果它像鸭子一样飞,它是一只鸭子吗?但有时候科学并不那么容易。

Chris -但是这个,一定是相当有争议的解释是如何被忽略的,因为这个领域是一个小领域,在某种意义上有一些非常有影响力的人在这个领域工作,但不是很多。那么,他们对这些发现有何反应?您对此有何解读?

李:嗯,我明天再告诉你,因为这些文件可能在我们说话的时候就已经出来了。我不能回答这个问题。我可以告诉你,任何科学领域都不喜欢宰杀自己的圣牛,古人类学也不例外。也许这比它是一片碎片更重要。在很长一段时间内,它不会是一片碎片之地,这些化石构成了新一代证据的一部分。

克里斯-我还是不敢相信我站在200万年的人类进化史上。我站在这个洞里还能看到什么?给我指出来,因为它们很微妙。我是说,如果我站在这个洞里,我不会意识到这是一个200万年前的女性的下半身。

李-让我试着让它不那么微妙,然后我们爬上去。这个区域非常微妙的原因是我们移除了各种明显的部分,但我可以给你一些在你面前的感觉。这里的骨骼层,他的头…

Chris -这是第一个出来的。

李:第一个。从字面上看,离我只有一臂的距离,他的身体,他身体的左手坐在我们前面,和头一样高。在我们的左边,我伸出手的地方,就在我的头上,是另一具骷髅的脚。这里躺着另一个孩子你可以看到这些黄色的小块骨头代表着他的关节足。然后我们要去攀岩。我们要爬上这块岩石的表面,只有一米左右,你会开始看到化石,对你来说并不是那么不明显。当我们跨上这个离我们一米高的小平台时,我可以让你把手放在一个大羚羊骨架的下巴上,它延伸到这里。在这里,你可以清楚地看到那只羚羊的牙齿,它的下颚破碎的残骸,但更令人兴奋的是就在它旁边。我把这些土推开一点,你会看到下颌骨的后面。你会看到一颗大牙齿,那是剑齿猫的头。 The skull is back in our lab. Its body is still in place extending here. Here, its upper limbs going out in this direction and lying right under where my hand is, which if you imagine almost this cat curled up on its side like a sleeping cat, right underneath my hand is the skeleton of a little sediba baby, about 18 months old. We struck its arm which was lying - its body was lying right on top of this cat and then we stopped because the bones of an infant of that age are incredibly fragile and incredibly precious because we learned so much about the life history. And it's sitting right here underneath this dirt.

克里斯-人们可能会以为我们在一个巨大的洞穴里。我们几乎又回到了这个坑的表面这是什么?就在水面下一英尺?

李:连那个都没有。

克里斯:所以,它在那里,而且在200万年里没有被风化掉,这是很不寻常的。

李:另一个不同寻常的地方是,以这块岩石被侵蚀的速度,我们有一个很小的时间窗口。如果我们在100年前来到这里,我们就不会看到这些,因为矿工们不会打开这里。从字面上讲,我们会像走过这条小路一样走过这里我们可能会看到一些树,但我们根本不会觉得这有什么特别之处。100年后,这可能会消失。就这么窄。当你想到我们可能在200万年中有200年的窗口时。

克里斯:有人认为应该在上面建一些庇护所来保护它吗?因为你知道,约翰内斯堡的气候并不温和,不是吗?

李:不,事实上,你可能已经注意到在这个洞的外面有一些蓝色的袋子和半圆形的金属竖杆。这将是一个由南非政府资助的最先进的实验室,用来保护它,让我们能够以一种有节奏的方式处理这里非凡的保存——有机材料。你之前问过的问题,我们怎么把这些东西弄出来?有些问题还有待回答,我们该如何做到这一点。我们所知道的是,它需要保护,这将是。

所以,你在一个特权-很少有人来这里,你可能会意识到。在这个美丽的野生动物保护区,这个区域是禁止进入的,原因很明显,但在这个地方被永远改变之前,你们是最后一批来到这里的人。它不会是地下这个天然的小洞。它将在几个月内成为一个活跃的科学实验室,所以,站在这片原始的荒野上看到未来是一件很美妙的事情,但同时,也能领略到过去的样子。

森林的树冠层

56:05 -我们能实现人工光合作用吗?

人工光合作用可能吗?如果在实验室里实现了,它会造福人类吗?

我们能实现人工光合作用吗?

汉娜:那么,我们能模仿植物的力量来满足我们的能源需求吗?剑桥大学植物科学系的海伦·伍德菲尔德给出了答案。

海伦:是的,人工光合作用确实存在。光合作用本质上是指从太阳中获取能量并用于分解水分子以产生植物生长所需的燃料。科学家们试图做的是利用自然光合作用的原理来收集太阳能并将其转化为燃料。在野外遇到的主要挑战是水的分解。

汉娜:为了弄清楚水的分裂可以用来做什么,我们请来了剑桥大学的化学家德克·默施。

德克:答案很简单——如果我们把水分解,我们就会产生氢气,氢气是一种比我们目前使用的燃料清洁得多的燃料,这种燃料可以用来,例如,用燃料电池为汽车提供动力。

汉娜:听起来不错,那科学家们在忙着做什么呢?回到德克身上。

德克:我们目前面临的挑战不仅来自光收集方面,我们面临着与太阳能电池相同的挑战,还来自催化剂方面,因为催化剂必须非常高效和坚固。催化剂对我们的装置至关重要,因为它们加速了反应,总的来说提高了装置的效率。目前,铂催化剂满足这些标准。然而,它们非常昂贵,所以我们正在研究的是具有成本效益的催化剂,比如铜基和镍基催化剂。

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