百分之九十五之谜

由一星 2013-09-05, 23:34

阿尔法磁谱仪

...来的数量为宇宙中所有被人类已了解的5%以下。其余95%是暗物质与暗能量，暗物质估计占宇宙重量的20%，还有73%是一种导致宇宙加�

23 KB（1,651个字） - 2013年4月16日 (二) 04:56

暗物质与暗能量

2009-07-23 | 文章来源： | 浏览次数：8208 |【大中小】

2003年年底以来，从国内外众多刊物和媒体评选出的2003年世界十大科技进展新闻看，物质本源及生物起源仍是世界科技关注的重点，入选的多项科技进展都属于这一领域。其中，"科学家发现暗能量存在的直接证据"这一物质本源研究进展更是受到广泛关注。如美国“科学”杂志评出年度十大科学成就时评价说，“明确宇宙能量分布，找到暗物质和暗能量存在的新证据，是2003年所取得的最重大的科学突破。”

2003年7月23日，美国匹兹堡大学斯克兰顿（Scranton）博士领导的一个多国科学家小组宣布，他们借助美国“威尔金森微波各向异性探测器”（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP）（右图）的观测数据（观测宇宙微波背景辐射的微小变化），发现了暗能量存在的直接证据。作为“大爆炸”的“余烬”，宇宙微波背景辐射大约在“大爆炸”后38万年产生，百分之九十五之谜 W020090723309814241975

其中的光子在宇宙中穿行时会经历一系列物理过程，特别是在经过质量较大的星系时，这些光子将遭遇“引力陷阱”。探测结果显示，宇宙年龄约为137亿年，宇宙由23％的暗物质，73％的暗能量，4％的普通物质组成。宇宙中所占比例最多的东西反而是人类最迟也是最难了解的，至今仅知道它们存在着，但还不清楚它们的性质。　　

斯克兰顿等人介绍说，如果星系主要由普通物质组成，那么光子在落入“引力陷阱”以及从中逃逸出来的过程中，由于“陷阱”深度固定，其能量总体上将不会变化。但是，如果星系中包含暗能量，情况就会不同。由于暗能量的排斥力作用，光子在落入“引力陷阱”并逃出来的过程中，“陷阱”会逐渐变浅，能量反而增加。体现在微波背景辐射观测图上，经过这些星系区域的宇宙微波背景辐射温度将出现细微上升。（右图为威尔金森各向异性微波探测器观测到的宇宙第一束光线--宇宙大爆炸的余辉）

斯克兰顿博士等将WMAP以及另一项名叫“斯隆数字天宇测量”（Sloan Digital Sky Survey，简称SDSS）（测定宇宙中星系的位置和彼此间距离）观测计划的结果进行了对比分析，结果发现，经过一些大质量星系区域的宇宙微波背景辐射温度确实出现了微升。科学家认为，这一结果只有用暗能量才能予以解释。（左图中左侧的黑色物为SDSS的主望远镜）
“暗物质、暗能量”到底是怎么回事呢？

暗物质

普通物质是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看得着的东西，即使藏身于最黑暗的角落，只要有光照总能发现它们。百分之九十五之谜 W020090723309814455730

谁最先发现了暗物质呢？二十世纪30年代，瑞士天文学家茨威基（Fritz Zwicky，1898-1974）（左图）发表了一个惊人结果：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。茨威基首先发现了暗物质的存在，他的发现大大推动了物理学的发展，他对科学的重大贡献是不可估量的。但当时许多人并不相信茨威基的结果。由于暗物质根本不与光发生作用，更不会发光，在天文上用光的手段绝对看不到暗物质。（右图为兹威基正在望远镜前观察）

　　　　　　　　　　
万物之间存在万有引力，太阳系的九大行星围绕太阳旋转（左图），越往外其转动的速度越低，比如地球绕日速度是每秒30公里，高于火星，而火星的速度又高于位于它之外的木星，这是典型的中间有一颗大恒星的行星系表现。百分之九十五之谜 W020090723309814589795

二十世纪70年代初，科学家在观测宇宙其他一些星系（包括银河系（右图））中的恒星运行速度时就发现，越往外，围绕中心的速度并不都是衰减下去，而是和内圈恒星的速度差不多。这与越往外，物质越少，引力也越小，速度也应该越低的常规不符。由此反推，此时虽然外圈的那些能被直接观测到、数出来的星星数目变少了，但其实内部的物质数量并没有减少，引力也没有变小，只不过观测不到而已，科学家们大胆地猜测：宇宙中一定有某些物质没有被我们的天文观测所发现，这些物质被称为“暗物质”。

UGC10214星系是天文学家们发现的一个典型例子（左图），其中的物质不停地向它自己的外围流出，但在其外围却看不到任何别的星系存在。据猜测，该星系的旁边存在着一种“暗星系”，这些物质流就是在暗星系引力的作用下才流出来的。
科学家认为，通过测量物体围绕星系转动的速度可以找到暗物质存在的证据。根据人造卫星运行的速度和高度，就可以测出地球的总质量。根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。同理，根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离，就可以估算出星系范围内的总质量。计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和，推算的结果：星系中的暗物质约占宇宙物质总量的20-30%。
暗物质的物理组成到底是什么？科学家们早先推测它可能由一种不带电的、质量很轻的、数目繁多的中微子构成，中微子的运动速度很快，可称之热暗物质；相对的，候选者还有可能是种质量大的、运动慢、引力大的冷暗物质粒子。天文学家后来在实际的观测和计算当中发现，答案更倾向于后者。冷暗物质粒子很可能是宇宙早期遗留下来的稳定、只有弱作用的重粒子（WIMP）。
　　　　　　　
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2003年7月28日，以享克-霍克斯特（Henk Hoekstra）为首的加拿大多伦多大学（York University in Toronto）的天文学家成功测出了看不见的星系光晕（Dark matter halos）(也称晕圈，星系光环)的大小并确定了其形状（左图）。根据最新的天文学理论，这些星系由暗物质构成。多伦多大学的天文学家解释称，这些光晕的体积要比看得见的星系(也就是发光物质——星体)体积大5—8倍。

享克-霍克斯特与他的同事霍华德-伊（Howard Yee），以及目前在加利福尼亚帕萨迪纳(Pasadena)天文台工作的迈克尔-哥拉德（Michael Gladders）等在各自的研究中都运用了“引力透镜”（gravitational lens）效应(即质量庞大的天体通过引力作用使其它光源发出的光线在行进过程中发生偏离和扭曲)（右图）。天文学家们通过测算光线与光源之间的偏移度就可以对那些借助任何仪器都难以观察得到的天体进行研究。

天文学家利用1亿像素的数码照相机和安装在夏威夷岛上的大功率天文望远镜（Keck）（左图），对150多万个被附近12万个星系的“引力透镜”所扭曲的遥远星系的形状进行了研究。这一研究过程从1999年开始持续了两年，然后又花了两年时间对所获取的数据进行处理。最后得出结论：这些看不到的光晕被急剧“削弱”而形成鸡蛋状或橄榄球状。
享克-霍克斯特还指出，我们所在的星系—银河系的光晕超过50万光年，其质量约为太阳的8800亿倍。
这一研究数据再次证实了当前被天文学界普遍接受的理论——宇宙充满着“冷暗物质”，也就是运动较缓慢的微粒(与快速运动的“热”微粒相区别)（“热暗物质”占的比例极小）。这一研究结果还为其它宇宙模式理论给予了必要的冲击。因为目前一些科学家试图发展另外一种学说，即不存在任何暗物质，所观测到的“引力透镜”现象也只是星系中普通物质万有引力定律的特殊情况。但享克-霍克斯特教授相信，他们的研究工作将最终推翻这种学说。

　　　　　　　　
世界各国的科学家为寻找暗物质正在进行着各种实验。　　　
近十年前，一些科学家开始探索用测量年度调制的方法探测可能存在的冷暗物质粒子—弱作用粒子WIMP。由于地球绕太阳公转的原因，使得地球与WIMP的相对速度随季节变化，在每年的6月份可能通过一个较高的WIMP流强，而在

每年的12月份可能通过一个较低的WIMP流强，比率的涨落差约为7％。WIMP的年度调制，有助于将WIMP信号从本底中剥离出来。为了探测到这一调制，需要有大规模、很低放射性本底的探测器。
意大利格朗萨索（Gran Sasso）国家地下实验室（位于地下1400米深处）DAMA实验组从1996年开始选用放射性本底极低的碘化钠晶体阵列来探测WIMP。实验的初步结果观察到了碘化钠晶体中的原子核与WIMP粒子碰撞的效应也随季节有微小的变化，即观察到了它的年调制效应，并由此推算出WIMP粒子的质量至少比质子大50倍，引起世界科学界的重视。（右图为安装在意大利格朗萨索国家实验室中的碘化钠晶体阵列）中国科学家参加了此项国际合作。DAMA组的结果说明了有WIMP可能存在的初步证据，但美国斯坦福大学的科学家作了与DAMA类似的实验，尚未能证实DAMA的结果。最后的结论还有期待国际上更多实验的结果，例如，建在英国北约克郡(North Yorkshire)海岸博尔比(Boulby)地下1100米深处盐钾碱矿的英国暗物质实验中心已经于2003年4月28日正式启动。

　　　　　　　　
除了地下的探测，利用强磁场和精密探测器来探测宇宙空间的反物质和暗物质，探索和研究宇宙物理学、基本粒子物理学和宇宙演化学的一些重大和疑难问题的阿尔法（α）磁谱仪

（Alpha Magneitic Spectrom-eter，简称AMS）的研制工作正在进行。AMS是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪，这是美籍华裔物理学家丁肇中教授提出并领导的大型国际合作科学研究项目，由美国和中国等10多个国家和地区的37个科研机构参加科研工作。1998年6月，AMS由“发现号”航天飞机载入太空，进行了约10天的试验性探测。计划将来通过航天飞机把它送到由美、俄、西欧、日本和加拿大等国联合研究的“国际空间站”上运行3-5年。（左图为“发现号”航天飞机上的AMS）
AMS由一个直径约1.2米、高0.8米、重量约为1.85吨的圆环形永磁体产生均匀的平行磁场，磁束密度约为0.15特斯拉。圆环内安装6层硅微调探测器，用来记录带电宇宙射线粒子的运动轨迹。一个带正电荷的粒子在穿过磁场时，其运动方向将与带负电的相反。根据每层记录下来的带电粒子穿过的轨迹，可以推算出粒子的偏转方向及带电荷的大小。带电荷量愈大，

在穿过每层硅微调探测器时能量损失愈快。具有较大动量的粒子在穿过探测器时偏转的角度较小，从而可以估计出粒子的质量。磁谱仪的上、下两层还装有闪烁体，当粒子穿过时会发出亮点，其亮度与粒子穿过时的能量成正比。通过上、下两层光点亮度及穿过瞬间的比较，可以得出粒子能量的损失大小以及粒子穿过所需的时间。反物质、暗物质在磁场中运动时会表现出不同的特点，因而可以探测出来。
AMS能精确测量存在于太空中的反质子、正电子、光子和其它粒子的能量分布，从而有可能揭开暗物质的秘密。中国在这项重要的研究和应用中也作出了重要的贡献。（右图为由中国科学家设计制造的AMS-01永磁体系统在北京进行震动实验）

暗能量

天文学家认为，暗能量在宇宙中起斥力作用，但又不能严格说其是一种斥力，只能称其为能量。宇宙大爆炸时发生膨胀，产生的能量把物质往外排斥，暗能量斥力作用的发现，使学者们认识到，宇宙不光是在膨胀，而且还是在加速膨胀。
暗能量在宇宙中更像是一种背景，让人根本感觉不到它的存在，但它确实存在，且起着非同一般的作用。有人把暗能量称为“真空能”。上世纪20、30年代，就有科学家认为真空不空，只是物理的探测仪器探测不到“真空”中并非真的什么都没有。

　　　　　　　　　
对暗能量理论上的猜测可追溯到爱因斯坦年代，1915年爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）（右图）提出了广义相对论，这是自牛顿时代以来第一次出现的重力理论。1917年，他将广义相对论公式应用到整个宇宙，想看看能否获得对宇宙本质的新认识。世界上的物理学家、数学家随即开始解其中的引力方程，方程有两种解，结论是宇宙不会完全静止，宇宙没有静止点。

方程的第一种解是，如果宇宙只存在引力，没有别的力作用的话，出于相互吸引，宇宙不可能静止.
方程的另一种解是，宇宙爆炸的那一瞬间获得了一个初速度，向外膨胀，但由于引力作用往回拉，宇宙肯定越胀越慢，所以宇宙不是膨胀就是收缩，不可能静止。
爱因斯坦觉得从哲学思想上分析，这两种解都不合适，按他的想法宇宙应该是静止的，不能永不停息的运动。因此，爱因斯坦又向广义相对论引力方程中引入了一项“宇宙常数”（cosmological constant λ）。这个宇宙常数起排斥力的作用，有了该常数之后，引力方程同时具备了引力和斥力，百分之九十五之谜 W020090723309815216132

正好能够达到平衡，可让宇宙“静止”下来。
　　　　　　　　
上世纪20年代，美国著名天文学家哈勃（Edwin Powell Hubble,1889-1953）（右图）经过观测发现，宇宙确实是在不断膨胀，他根据星系的距离和运行速度证实，离我们越远的星系向外运动的速度越快

，这是宇宙正在膨胀的表现。这一观测结果完全与引入“宇宙常数”之前的引力方程的计算结果相契合，迅速得到了世界上绝大多数科学家的认可。爱因斯坦本来是想把宇宙“静止”下来，但实际的宇宙是在膨胀着。他认为：“引入宇宙常数是我这一生所犯的最大错误！”（左图为哈勃正在帕洛马山上48英寸望远镜前进行天文观测）
但爱因斯坦提出的“宇宙常数”并未被科学家们遗弃，一小部分科学家此后在将观测结果与理论进行对比的时候，常常会把此常数捎带上。如果计算结果显示“宇宙常数”等于0，就证明该数确实不能用；反之，就证明爱因斯坦引入一个常数的思路是对的。

1997年哈勃太空望远镜拍摄到一颗超新星，编号为“１９９７ｆｆ”（左图）。美国马里兰州太空望远镜研究所和劳伦斯伯克利国家实验室的天文学家通过对该超新星光线的相对强度进行的研究表明，“ １９９７ｆｆ”爆发于110亿年前，是迄今发现的最遥远的超新星，当时宇宙的年纪只有现在的四分之一，宇宙的膨胀很可能经历了一个先减速、后加速的过程。科学家为爱因斯坦的“暗能量”理论找到了第一个直接证据。
超新星即爆炸中的恒星，它发出的亮度是几十亿颗恒星亮度的总和。测定超新星的亮度，可以用来判断宇宙膨胀的速率。

在宇宙减速膨胀中诞生的星体，其发出的光到达地球时，该星体和地球之间的距离由于膨胀减速的原因要比预计的近，因而地球上的观测者会发现其光要比预计中更亮。（右图为超新星的爆炸）
经过大量的计算和分析，科学家们确认“ １９９７ｆｆ”的亮度是预计正常亮度的两倍，比距离更近、更年轻的超新星爆炸发出的光还要亮。科学家们据此判定，这颗超新星爆发于宇宙的减速膨胀阶段。
科学家们指出，新发现和此前的观测结论相结合，证实了宇宙膨胀先减速后加速，同时也证明宇宙中确实存在“暗能量”。
“暗能量”据认为更接近能量，而非物质。科学家认为，与暗物质一样，“暗能量”构成了宇宙中不可见的一部分。科学家估计“暗能量”可能占据了宇宙成分的三分之二，对它的了解对于理解时间、空间、物质和能量具有关键作用。
　　　　　

1998年，天文学家们在南极用80万立米气球搭载BOOMERANG（Balloon Observations of Millimetric Extragalactic Radiation and Geophysics)）微波探测器（气球从1998年12月29日到1999年1月9日从37公里的高空飞越南极）

BOOMERANG在空中控测了宇宙微波背景（CMB）下扰动的大量样本，其中，CMB是从各个方向袭击地球的持续的电磁声波。这些遥远的声音是大爆炸之后的遗留辐射。他们探测的只是全天中的一小块，得出的结论是：“宇宙常数”不等于0，且在整个宇宙中所占比例还很大。此后，“宇宙常数”正式被称为“暗能量”。
爱因斯坦没有想到，当初他认为是错误的“宇宙常数”——暗能量，竟然是极有道理的，几乎可称得上是宇宙的本质。

观念的冲击和突破

波兰天文学家哥白尼（Nicholas Copernicus，1473-1543）（左图）1536年写成《天体运行论》，1543年公开出版。他在书中指出，地球不是宇宙的中心而是围绕太阳运行的普通行星,其自身又以地轴为中心自转。哥白尼的日心说推翻了统治天文学1000多年的地心体系（即地球是宇宙中心的学说），引起了全世界的轩然大波，人们不得不重新审视自身在宇宙中所扮演的角色。
在此之后，天文学上的发现不断地突破人们所建构的关于宇宙中心的知识体系，地球不是中心，太阳也并非就是，银河系也不是，随着爱因斯坦广义相对论的提出，人们才认识到宇宙根本没有中心。
暗物质和暗能量的存在是以前人类无法想象的事情，随着暗物质、暗能量被证实存在，并证实它们在宇宙中占有很大比重，人们的观念受到极大的冲击和突破。“宇宙由暗物质组成并因暗能量而彼此分开”这一难以理解而且违反常理的宇宙模型，也由于WMAP、SDSS以及新的超新星数据，逐渐得到了验证。科学家们已经开始研究一系列新问题，进一步探索这些“不可见宇宙”如何影响银河系和宇宙的过去、现在和未来。可以相信，人类最终一定能够理解宇宙的起源。

（高能所科研处制作内容来自科技日报、科学时报、新浪科技、人民网、大众科技报、新华网、中国中学生报、奇迹报道、Stanford网、中国科普、中国科普博览等）

由一星 2013-09-05, 23:51

来源科技日报
2007-12-21 10:05:07 455

人体DNA“垃圾”成灾？

佚名

   人类基因组测序工作的最终完成，花费了全球6个国家的顶尖科学家们10年多的时间和精力以及30亿美元的财力。虽然不断有科学家报道他们关于治病基因的发现成果，但含有30亿碱基对的人类基因组数量太庞大，基因疗法距离实际运用还需要很长时间的等待。几十年来，不断有科学家认为，基因组中有很多DNA（脱氧核糖核酸）并没有特殊功能，甚至有科学家将这些DNA称为“垃圾DNA”，这些垃圾DNA从人体去除后也不会对人类基本活动带来严重后果，但是反对者却认为每个DNA都有自己特定的功能，关于垃圾DNA是否存在一直存在争论。

   不知何用的DNA达98%%

   使用电脑的人都知道，自己电脑中经常会出现一些“膨胀软件（bloatware）”，这些程序是商家附带在电脑中进行实验用的，很多用户并不需要，但它们却占去了电脑宝贵的空间，甚至大大降低了电脑系统的运行速度。这些无关程序对计算机用户来说，就是垃圾程序，应该将它们扔进垃圾桶，计算机才会快速运行。

    与此类似，上个世纪70年代，就有生物学家提出，人类在数万亿年的进化过程中，体内累积了很多没有明显功能的基因，这些基因占到整个基因组的大多数，这些基因就是垃圾DNA，没有它们，人类的基本活动并不会受到影响。

　在DNA的碱基对双螺旋结构发现后，科学家证实，基因组是一系列DNA序列，这些DNA序列就是基因，这些基因的功能就是为人体蛋白质的形成提供编码。但是，科学家发现，这些负责蛋白质形成的编码DNA实际上只占整个基因组的2%%，余下的98%%是非编码DNA，这些非编码DNA不具有编码人体蛋白的功能，它们有什么用呢？

　非编码DNA大多是“垃圾”？

　提出垃圾DNA主张的科学家们推断，这些非编码DNA中的极大多数应该没有什么特殊功能，是垃圾DNA的重要组成部分。

　从上世纪70年代至今，科学家们一直在不断研究这些非编码DNA的功能，以发现它们的用武之地。研究发现，非编码DNA中某些特定序列能够与特定蛋白质结合，这些特定蛋白质反过来激活或阻碍周围相关基因的表达，这些非编码DNA成为调控DNA，调控功能对人类和其他生物都有重要意义。

　虽然发现了非编码DNA的调控和其他功能，但这些只占到非编码DNA的极少部分。科学家们通过对10年来破译的大约1000种物种的基因组序列进行比较发现，人类和很多其他物种拥有许多相同基因，脊椎动物体内的蛋白质编码DNA大部分非常类似，这些物种在经过数亿年的进化后，体内DNA逐渐固定化并保留下来，包括编码DNA和多数非编码DNA。我们知道，受到化学或放射条件的影响，DNA在复制过程中经常会发生变异。但是上述的研究结果却表明，不同物种在进化过程中，许多非编码DNA一成不变地保留了下来，它们并没有受到外界环境的影响而发生变异。科学家们将这些DNA称为超保留非编码DNA，并据此推断，这些保存下来的非编码DNA一定具有某种重要功能，一旦它们发生变异，并将对物种造成严重伤害。

　超保留DNA少的可怜

　为了研究这些超保留非编码DNA究竟有什么功能，美国劳伦斯贝克里国家实验室的科学家爱德华•罗宾教授最近做了一个实验，他将人类和老鼠共有的超保留DNA序列进行复制，然后将这些复制序列加入实验鼠体内，结果发现，几乎一半的DNA序列能够激活神经系统发育等特定组织的基因表达。这些结果表明，大多数超保留非编码DNA是大脑细胞形成所必需的。

　科学家同时发现，超保留DNA在整个基因组中的比例相当少，只有1.2%%—5%%，那么还有95%%的非编码DNA在做什么呢？

　科学家认为，如果单就序列而言，超保留非编码DNA比例很小，但有些DNA虽然序列发生了一些改变，但它们的三维结构并没发生改变。美国波斯顿大学的斯蒂芬教授研究发现，一些调控DNA虽然序列不同，但三维结构还是非常相似，这种三维结构沿袭下来的DNA也应该算在保留非编码DNA家族中，这样非编码DNA的比例可能更高一些。但还是有大量非编码DNA并没有保留下来。

　非编码RNA功能仍是一个谜

　由于在蛋白质形成的第一步，DNA要变成信使RNA，科学家认为，一些非保留DNA被转录成RNA。编码DNA中含有大量非编码DNA的分支，这些分支称为内含子，在整个基因组中内含子的比例大约有25%%，这些内含子被转录成RNA后，大部分很快被编译成原始RNA，被加工的RNA只有整个基因组的2%%。

　但是几年前美国生物技术公司Affymetrix科研人员研究发现，非编码DNA占到整个基因组的85%%—97%%，这些非编码DNA能够被转录成原始RNA，被加工RNA也达到整个基因组的18%%，科学家将这些RNA称为非编码RNA。在这些非编码RNA中，比较短的RNA在调控基因表达中发挥了重要作用，大多数长的RNA功能仍然是一个谜。多年来，科学家们只是偶尔发现非编码RNA的一些功能，比如在热休克蛋白质形成过程中，一种非编码RNA是编码基因的促进剂；一种非编码RNA能够在老鼠的大脑、面部以及肢体发育过程中控制基因的表达。

　由于这方面的进展不多，许多非编码RNA仍然是一个谜，科学家们的观点也存在争论。一些科学家认为，大多数非编码RNA只是基因转录过程的副产物，具有偶然性；而另一些科学家认为，非编码RNA并不是随意形成的，它们往往在特定的基因区域形成，特别是在大脑发育中，它们不是偶然形成的副产物。英国牛津大学的兰特教授研究认为，50%%的非编码RNA具有特定功能，位于英国剑桥的欧洲生物信息研究所的伯尔尼教授认为，有用的非编码RNA不到20%%。

　大多数DNA似乎可有可无

　尽管科学家们在比例上存在分歧，但没有一个人认为大多数基因组具有重要功能。伯尔尼教授认为，75%%的基因是垃圾，只有10%%具有重要功能。兰特教授也认为，有用的基因不会超过50%%。大多数科学家一致同意，有用基因最多不超过基因组的50%%。

　人类基因组中有一半基因是寄生虫DNA的复制品，这些寄生虫DNA又叫转位子，它们往往不断复制直到发生变异后失去活性，并没有特别的有用功能。这些转位子只有少数具有活性，会导致人体发生疾病。研究人员发现，在哺乳动物的超保留DNA中，转位子占到5%%，这些转位子中有些也参与基因调控。但大多数并不是人类基本活动所必需的，这些基因的“功能”可有可无。

　伯尔尼教授领导的科研小组正在进行一项称为“编码”的科研项目，他们从人类基因组中选取了44个大型基因序列，其中4.9%%是保留DNA，结果表明，大约一半的保留DNA具有某种功能，而且许多具有特定功能的非编码DNA在人体内存在，但在老鼠中却没有保留下来。这些结果表明，这些重要的基因序列决定了人类不同于老鼠。

　虽然这些非编码DNA具有区别物种的重要功能，但在整个基因组中只占到极小比例，大多数可有可无，只是在进化过程中偶然出现的，既不会妨碍也不会帮助生物的发育。

　科学家认为，要弄清这些基因的功能，只有通过实验设计，从动物体内除去这些基因，然后观察是否会对动物造成严重的后果。罗宾教授正在进行这样的实验。

　几年前，罗宾研究小组从老鼠体内删除两个大型非编码DNA片段，这些DNA每个大约包含100万个碱基对，结果表明，失去这些基因的老鼠并没有明显的后果表现。

　罗宾教授目前正在进行中的实验是，从老鼠体内移出4个公认为具有重要功能的超保留非编码DNA，而且这4个DNA位于重要基因附近，如果它们具有重要功能，一旦移出，老鼠应该被杀死或者至少造成严重的健康问题。

　但是一年来，实验中的动物健康得很，研究人员惊奇地发现，被移走基因的老鼠与正常老鼠相比，发育、寿命、生育能力、体重以及血化学特性等都没有显著性差异。这个实验结果目前还没有公开发表，只在一次会议上内部公开。有些科学家解释说，这些被移走的基因能够很快被周围相同功能的基因补充，所以没有表现出显著性差异。

　或许随着相关研究的大量出现，垃圾DNA的说法是否合理才会最终证实。（聂翠蓉）

由一星 2013-09-05, 23:56

科学家研究发现人类大脑进化已达到极限

ovo 于 2011-6-22 13:56:17 发布在凯迪社区 > 开心科普

　　英国分子生物学家以及作为1953年确定DNA结构专家之一的弗朗西斯·克里克曾经在其著作中说过：“如果我们想要正确地确定我们(人类)在这个广阔而复杂宇宙中的位置，就必须精确地了解我们的大脑。”

　　克里克的建议在最近几年得到重视。对古人类头骨化石的研究揭示了人类大脑的发展、尤其是在80万到20万年前这段时间的变化过程：为了适应新的环境和频繁的气候变化，人脑实现了令人震惊的生长。

　　在200万年的演变过程中，人类大脑体积增加了三倍，负责计划和决策的大脑新皮层明显增加。因为这个进步，人类取得了辉煌的成就，创建了各种文明以及复杂的社会行为。尽管如此，很多科学家还是想知道，人类大脑的发展和所能达到的智力是否存在极限。

　　这些疑问逐渐得到了研究的证实，确实存在着在生物和生理上阻止大脑变得更强大的限制。是否能够让大脑的体积进一步增长，从而增加更多的神经元以提高大脑的处理能力呢？科学家认为，这会使能量消耗大大提高，导致身体虚脱。那么缩小神经元以便让现有的空间能够容纳更多的脑细胞是否可行呢？实验证明这条路也行不通：如果神经元变得很小，就会变得过于不稳定。

　　荷兰神经学研究人员米歇尔·霍夫曼在其研究中指出，高能耗是阻止大脑增长的一个原因，虽然大脑的重量只相当于人体重量的2%，但要消耗肌体能量的25%，使用量远远高于其他任何器官。如果大脑继续生长，就会从其他重要器官夺走更多的能量和养分，令人类的生存能力受到威胁。

　　朝着相反方向发展也会遇到类似问题，研究显示过多缩小神经元及其传递脉冲的延长部分会让它们的活动变得不稳定。剑桥大学神经科学家西蒙·劳克林解释说，这种做法同样会遇到能量问题，神经元使用线粒体在内部生成能量，如果缩小神经元，其能量供应就会随着体积缩小而减少。如果神经元变得太小，就不得不降低活动频率以在有限的能量中生存。

　　无论是通过自然演变还是基因手段，让人类大脑的脑容量变得更大的途径之一显然是增加它的体积。但这会产生一个严重问题：随着大脑的生长，其神经元的体积也会增加，导致大脑密度降低。这会使脑细胞之间的距离变大，连接细胞的轴突也必须变得更粗更长，这样才能更快地传递数据。结果会怎样呢？霍夫曼认为，这会使细胞电脉冲传递的时间变得更长，让大脑无法以正常的速度处理信息。

　　美国范德比尔特大学物理学家维贾伊·巴拉苏布拉马尼安指出，更粗的轴突还会导致另一个与能量有关的严重问题。例如轴突变粗一倍，能耗也会增加一倍，但脉冲传递速度却只能提高40%。必须强调大脑体积并不是决定智力或信息处理能力的唯一或主要因素，大脑“缆线”结构及其活动也许更为重要。随着大脑体积变得更大，更多的能量被用来增强内部轴突而不是大脑信息处理区域的能力，因此增加大脑体积(来提高智力)的想法不可行。

由一星 2013-09-05, 23:58

http://baike.baidu.com/link?url=fqEpotrPPLAMvn4DeK8JQybnDTSr5unTn7zYWMmSt_vI4ECpNTJ5lF2kN2cuRrpf

人类脑计划

百科名片
包括神经科学和信息科学这当今自然科学两大热点的相互结合研究，其目标是利用现代化信息工具，将大量、不同层次的有关脑的研究数据分析、处理、整合与建模，建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统，以便从分子水平到整体系统水平研究、认识、保护、开发大脑。美国在这方面处于领先地位。

目录
人类脑计划
计划缘起
研究目的
建立之初
建立新学科
我国发展水平
凭特色加入计划

由一星 2013-09-06, 00:03

http://seth.haotui.com/thread-643-1-1.html

大脑容量潜在宽，实体使用太少沾。亿亿界面不知道，潜在意识觉察难。
自主自觉要扩大，一心多用万界间。催眠调整突破口，逐渐深入涉佛仙。

百分之九十五之谜