Dele:
10 Vitenskapelige tilbakeslag av verden som vi vet det
Uansett om det oppdages i naturen eller menneskeskapte, forandrer hver av disse vitenskapelige reverseringer noe i livet som vi vet det. Noen av dem er bare interessante naturkilder, mens andre kan ha dype implikasjoner for hvordan vi skal leve livet vårt.
10-timers reversal akustikk
Vi har alle hørt typiske ekkoer, men ekte lydendring eksisterer ikke i naturen. For eksempel, med nøyaktig lydoppsving, hvis du holler "hei", vil den returnere som "olleh", med lydbølgen som reiser akkurat mot munnen din i stedet for å spre seg gjennom luften som det vanligvis ville. Denne typen teknologi har mange bruksområder, for eksempel å bryte nyrestein, spore undervannskjøretøy, og oversette en høyttaler til flere språk for forskjellige lyttere.
Men en av de mest interessante bruksområder vil være fra et nasjonalt forsvarsperspektiv. Ved å slå kroppene til homing enheter, kan denne akustiske reverseringsteknologien brukes til å slå terrorister som dykker i havet for å levere sprengstoff. En måte å gjøre det på er å forstørre og returnere lyden av deres undervanns pusteutstyr. Den høye støyen ville gjøre dem svimmel og disorientert. Det ville trolig også være smertefullt. Men ekkoet ville bli levert så nøyaktig at det ikke ville skade andre mennesker, dyr eller utstyr nær målet.
9Male / Female Genital Reversal
I en evolusjonær først for dyreriket har forskere oppdaget insekter i eksepsjonelt tørre brasilianske huler hvor hunnene har penislignende kjønnorganer kalt gynosomer og hannene har vagina-lignende strukturer kjent som falosomer. Dette er en ekstrem rolle reversering mellom kjønnene som sannsynligvis inkluderer kvinnene som tvinger motvillige menn til å parre i 40-70 timer om gangen.
Disse insekter er alle fra slekten Neotrogla. Voksne er 2,7-3,7 millimeter (0,11-0,15 in) lang. Gynosomene, eller kvinnelige peniser, er omtrent en syv så lenge insekter. Det er som en mann med en høyde på 175 centimeter (5'9 ") med en penis som er nesten 25 centimeter lang.
Etter å ha satt gynosomet inn i hannens phallosome, den kvinnelige Neotroglas sex orginal ballonger med en spiny dekning å anker seg tett til sin kamerat. Den lange koplingsperioden tillater en større overføring av sæd fra hannen.
Forskere syntes å være spesielt interessert i hvordan mannlige Neotrogla ville reagere på tvangsmating, noe som er en annen uvanlig rolle reversering i disse artene av insekter. Med andre arter vil tøffe kvinner bli kvitt sæd fra hanner de ikke liker, eller de vil bevisst motta sæd fra andre hanner som de liker. Men Neotrogla menn mottar ikke egg fra sine kompis, slik at de ikke har mulighet til å retaliere, spesielt siden spines på den kvinnelige gynosomen binder dem sammen.
8The One-Way Sound Machine
Alle lydbølger har en egenskap som kalles "tid reverseringssymmetri." Hvis du sender en lydbølge gjennom luften i en retning, kan den returneres på samme måte. Så hvis du kan snakke med noen, kan de snakke tilbake til deg, og hver person vil høre den andre.
Tid reverseringssymmetri fungerer også med andre bølger, inkludert synlig lys og radiobølger. Med radiobølger oppdaget forskerne imidlertid hvordan man spinner elektroner i bare én retning ved hjelp av magnetiske materialer. Dette bryter tiden reverseringssymmetri, slik at radiobølgene som sender kringkastingssangene våre, ikke vil hoppe tilbake til overføringstårnene.
Inntil nylig, skjønt, visste ikke forskere hvordan man styr lydbølgeretningen gjennom luften slik at du kunne høre uten å bli hørt. De ønsket å lage en lydbølge-versjon av et enveis speil, noe som ville være en fin måte å spionere på folk. Ikke overraskende, denne forskningen ble finansiert av den amerikanske regjeringen.
Ved hjelp av disse midlene utviklet et lag fra University of Texas i Austin en genial løsning. De bygde en akustisk sirkulator, en enhet som er som en sjøstjerne med tre armer. Armene er rør med mikrofoner på slutten for å ta opp lyd som strømmer gjennom et ringformet hulrom i det sentrale legemet. Tre fans i hulrommet opererer med en hastighet som gjør at lyden beveger seg i en retning.
Så hvis du skulle legge inn en vegg med flere av disse sirkulatorene, kan du høre aktiviteten på den andre siden uten at noen hører deg. Disse enhetene kan isolere lyd i fly, musikkstudier, ubåt og mer. De kan også gjøre sonar- og ultralydmaskiner mer nøyaktige.
7Unboiling et egg
I en prosess som tar bare få minutter, har forskere funnet ut hvordan man skal avkjøle eggvit. De tilsatte urea, en viktig bestanddel av urin, for å oppløse egghvittene, og deretter spunnet de den resulterende flytende blanding med høy hastighet i en hvirvelvæskeanordning. Men de gjorde det ikke slik at du kunne endre din frokostbestilling fra kokte egg til kryptert eller en gang over lett uten å spre nye egg. I stedet har denne oppdagelsen potensial til å forandre produksjonsprosesser som kan redusere kostnadene ved kreftbehandling og matproduksjon.
Forskerne begynte med å koke eggehvite ved 90 grader Celsius i 20 minutter for å gjøre dem ekstremt harde. Dette fører til at de enkelte proteiner i de gjennomsiktige gjennomsiktige hvite hvittene blir sammenblandede messer i kokte egghvite. "Den prosessen kalles aggregering," sa forsker Gregory Weiss fra University of California, Irvine. "Dette driver oss nøtter, som forskere, fordi det er veldig vanskelig å disentangle [proteinene] senere. Ofte har vi dette proteinet vi vil studere, og det kommer ut, og de er bare goo. "
Annet enn å demonstrere hvordan denne prosessen fungerer, er høneeggene faktisk irrelevante.Som Weiss forklarte, "Det virkelige problemet er at det er mange tilfeller av gummy proteiner som du bruker for mye tid på å skrape av reagensrørene, og du vil ha noen midler til å gjenopprette materialet." Ved å bruke sin fremgangsmåte kan forskerne forsiktig trekke seg ut proteinene mye raskere og billigere enn tidligere metoder, som tok omtrent fire dager. Dette er viktig for ethvert bioteknologiselskap som trenger å brette proteiner.
6Reversal Of Emotional Links To Memories
Vi har tidligere diskutert hvordan forskere genetisk forandret de enkelte hjerneceller av mus, slik at en stråle av lys ville bytte mobil aktivitet på og av. Denne teknikken kalles optogenikk. I sitt første forsøk plantet forskere falske minner i hjernene til disse musene og utløste derfor tilbakekallingen av disse minner med en stråle av lys. Nå tar forskere optogeni til neste nivå ved å endre det følelsesmessige innholdet i et minne. De kan slå en negativ forening med et minne til en positiv og omvendt.
Hvert minne har komponenter som er lagret i forskjellige områder av hjernen. For eksempel lagres konteksten til et minne (som hvor noe skjedde) i hjernens hippocampus, mens den følelsesmessige delen av det minnet beholdes i amygdalaen.
For å teste om de kunne endre følelsene knyttet til et minne om å være i et bestemt sted, ga forskerne mannlige mus enten den positive opplevelsen av å møte en kvinnelig mus eller den negative opplevelsen av å motta et lite elektrisk støt. Så flyttet forskerne musene til et nytt sted og brukte en stråle av lys for å utløse det minnet. Men denne gangen fikk hver mus motsatt følelsesmessig opplevelse. Hanmusene som først hadde gleden av å møte kvinner, ble nå sjokkert da dette minnet ble utløst, og de mannlige musene som opprinnelig var sjokkert, fikk jentene denne gangen.
Basert på hvordan musene reagerte en gang tilbake i den første plasseringen, viste det seg at følelsene knyttet til minnet var forandret. For eksempel ble mus som var opprinnelig sjokkert, mindre redd på samme sted og begynte å lete etter en kvinnelig mus.
Men det virket bare hvis de aktiverte hjernecellene i hippocampuset, hvor minnekonteksten ble lagret. Det virket ikke hvis de aktiverte hjerneceller i amygdalaen, der følelsene knyttet til et minne var plassert.
5Reversal av individuelle kontinenter til et superkontinent
Det siste superkontinentet var Pangea, da dinosaurene roaming jorden. Før det hadde tre eller fire andre superkontinenter dannet under planetenes multibillionårshistorie.
Forskere vet at jordens kontinenter beveger seg kontinuerlig, sakte drivende sammen og bryter sammen som puslespill, fordi de hviler på skiftende tektoniske plater. "Kontinenter på disse platene flytter vanligvis ... i takt med at neglene dine vokser," sa Ross Mitchell fra Yale University. Så det kan ta hundrevis av millioner år for et nytt superkontinent å danne.
Det har ikke stoppet forskere fra å lage spådommer om det nye superkontinentet, selv om mennesker sannsynligvis ikke vil være rundt for å se dem bli til virkelighet. I muligens 50-200 millioner år fra nå, forutsetter enkelte forskere at neste superkontinent vil være Amasia, meldingen sammen i Amerika og Asia. Men hvor skal dette superkontinentet dannes?
Den første teorien, introversjon, sier at Amasia vil lukke opp Atlanterhavet for å danne hvor Pangea en gang hvilte langs ekvator. Den andre teorien, ekstroversjon, sier at Amasia vil lukke Stillehavet for å danne et superkontinent langs ekvator på den andre siden av verden.
En nyere introversjonsteori forteller imidlertid at nye superkontinenter alltid danner rett vinkler til sine forgjengere. Med kontinenter som ser ut til å kjøre nordover, vil Amasia danne seg i Nordpolen ved å lukke Arktis og Karibiske hav. Ved å analysere magnetisk signatur av gamle smeltete bergarter, som fryser på plass som peker nordover som et kompass, kan forskere bestemme hvordan disse bergarter har skiftet over tid og hvor landsmassene vil bevege seg til å danne det neste superkontinentet. Deres teori er i samsvar med at Pangea er i riktig vinkel til hvor forgjengeren hans, Rodinia, deles fra hverandre. Rodinia dannet på sin side en rett vinkel til sin forgjenger, Nuna.
Enda viktigere, plasseringen av disse superkontinenter kan hjelpe oss å forstå hvor livet dukket opp på forskjellige punkter på vår planet og hvordan det beveget seg over landmassene. "Kontinenter med lignende fossilrekorder sannsynligvis deler et evolusjonært forfedre," sa Mitchell, "men det er faktisk å etablere en landbro ved å sidestille disse kontinenter, å finne røykepistolen."
4Evolutionær tilbakevending av Osedax
Vi diskuterte tidligere Osedax mucofloris (i likhet med Annelid bildet på bildet ovenfor), blomstrer de "beinete snotene". Disse røde zombieormene, hver omtrent en tomme eller to lange, grener inn i dødsvalens bein og utskiller syre for å mate dem av. Så oppdaget forskerne at alle ormene i hvalbenene var kvinner. Forskere fant ikke mennene før de undersøkte en kvinne under et mikroskop. Å leve i hunnens rør var larver-dverghunder, hver ca. 1 millimeter lang. Hver kvinne inneholdt en harem på 30-100 individuelle menn.
"Disse mennene matrer ikke," sa biolog Robert Vrijenhoek. "En mann lever hele sitt liv av den eggeplomme som ble tilveiebragt av egget hvorfra det klekkes ut. Dette er en av de få tilfellene i dyreverdenen hvor seksuelt gjengivende individer er knapt mer utviklede enn egg. Det er rart."
Men det ble enda mer rart da forskerne oppdaget en ny art av Osedax hvis menn hadde gått tilbake til en forfedret stat. I denne arten var hunnene omtrent like store som kvinnene av andre kjente Osedax arter. Men mennene til de nye artene var omtrent like store som hunnene. Disse mennene var titusener ganger større enn normalt. Forskere ble overrasket over denne evolusjonære reverseringen fordi de trodde at generene til å lage full-size mannlige voksne hadde forsvunnet fra manglende bruk. I motsetning til deres dverg motstykker, fyller disse fullstendige hannene på seg selv.
Forskere kalt denne arten Osedax priapus, etter fruktbarheten gud i gresk mytologi fordi hannens kropp ser ut til å ha utviklet seg for parringsformål. Dværg hanner trenger ikke å gå hvor som helst, siden de er permanent festet til kvinnens kropp. Men jo større Osedax priapus hanner kan forlenge kroppene sine opp til 10 ganger sin normale størrelse for å finne kompis. Forskere er ikke sikre, men de tror at jo større Osedax priapus menn utviklet seg fordi det var færre Osedax females konkurrerer om plass på noen dyr bein.
3Reversal Of Cellular Aging
Vi har tidligere diskutert den utødelige maneter, Turritopsis nutricula, som kan gå tilbake til et umodent utviklingsstadium hvis det blir skadet. Hvis mennesker kunne gjøre dette, ville voksne kunne komme tilbake til babyer etter behov for å unnslippe sykdomsgruvene. Vi har også snakket om hvordan infusjonen av ungt blod til mus reverserte aldring i disse dyrene. Hvorvidt dette ville fungere for mennesker, er neste testfase som skal gjøres.
En studie ut av University of California i Berkley så på reversering av celledegenerasjon ved å injisere celler i mus med SIRT3, et protein som regulerer aldring. "Aldring er bare en akkumulasjon av skade," sa ledende forsker Danica Chen. "Hvis du tenker på den måten, så er det sannsynligvis ikke reversibel, fordi cellene er allerede skadet og ikke lenger funksjonelle. Men det vi viser her er at oksidativ stress-indusert skade faktisk er reversibel. "Denne skaden oppstår fordi eldre mennesker ikke kanaliserer og bruker oksygen i kroppen deres så effektivt som yngre mennesker, noe som resulterer i aldring.
Dette handler ikke om å produsere en ungdomskilde. Dens praktiske anvendelse ville være å forebygge og behandle aldersrelaterte degenerative sykdommer som leddgikt, Alzheimers og hjertesykdom. SIRT3 ser også ut til å undertrykke svulster. Vanligvis vil alt som regenererer celler føre til celledeling og øke risikoen for kreft. SIRT3 ser ut til å reversere skade på molekylivå. Selvfølgelig vet vi ikke hvor godt det vil fungere hos mennesker, spesielt på lang sikt. Dette er den første studien som viser at vi kan reversere cellulær aldring, ikke bare sakte den ned.
I en separat test kunne Stanford-forskere forlenge telomerer av menneskelige hudceller, som reverserer tid (og aldring) på telomerklokket, noe som gir disse cellene et lengre liv. Telomerer er de gjentatte DNA-sekvensene på slutten av kromosomer. Det endelige målet for denne teknikken er å behandle sykdommer som skyldes forkortede telomerer.
2Reversal av Doppler-effekten
Doppler-effekten beskriver endringen i frekvensen av lydbølger eller lys som du kommer nærmere eller lenger unna kilden. Et vanlig eksempel er endringen i tonehøyde på en ambulans sirene eller togfløyte, noe som høres høyere når det kommer nærmere deg (som frekvensen øker) og lavere når den beveger seg lenger unna (som frekvensen avtar). Ved å reversere Doppler-effekten, kan vi begynne å lage akustisk cloaking-teknologi.
I 2011 reverserte forskerne først den optiske Doppler-effekten, som er nødvendig for å utvikle usynlighetskledeknologi. Når vi ser et objekt, ser vi virkelig det reflekterte lyset. Så for at et objekt skal bli helt usynlig, må vi bøye alle bølgelengder av synlig lys rundt det slik at det ikke gir refleksjon og ikke gir noen skygge.
For å bøye lyset rundt et objekt, må objektet ha en negativ brytningsindeks. Lysbølger bøyer bakover i stedet for å bevege seg fremover gjennom objektet. Dette skjer ikke i naturen. Vi må skape kunstige materialer, kalt metamaterialer, for å kontrollere lysets vei.
Materialer med negativ brytningsindeks reverserer også Doppler-effekten. Normalt, når et objekt kommer nærmere oss, øker lysfrekvensen, og bølgelengdene skifter mot den blå enden av spektret. Med en omvendt Doppler-effekt (som ikke forekommer i naturen), reduseres lysfrekvensen, og bølgelengder flyttes fra blått til rødt når en gjenstand kommer nærmere og fra rød til blå når den beveger seg lenger unna.
Denne vitenskapelige reverseringen kan forandre verden på mange måter. Vi har allerede diskutert noen av kappene for lys, lyd, berøring og termisk signatur som blir utviklet eller allerede tilgjengelig med dagens teknologi.
1The Chickenosaurus
Paleontolog Jack Horner, en gang teknisk rådgiver for Jurassic Park, er hard på jobben og prøver å lage en kyllosaurus. I 2009 gjorde han en media splash med påstanden om at han hadde til hensikt å manipulere kyllinggener for å gjenopplive noen latente dinosaurske egenskaper. Fra et evolusjonært synspunkt er moderne kyllinger en del av velociraptorlinjen av dinosaurer som hadde fjær da de bodde fra 71 til 86 millioner år siden.
Med en maksimal vekt på 15 kilo var velociraptorer små fugllignende dinosaurer som kunne vokse til en lengde på nesten 2 meter og en høyde på 0,5 meter på hoftene. Selv om armene deres var for korte til å fly, antyder deres fjær at deres forfedre en gang kunne fly.Denne kjøttetende dinosauren hadde en smal snute med ca 30 serrated tenner i sine kjever, en hale og to armer som endte i hender, hver med tre buede klør.
Det er disse funksjonene - tennene, halen og armerne - at Horner ønsker å reversere-utvikle seg fra en kylling ved å slå på eller undertrykke de riktige gener. Så kyllingens nebb ville bli en dinosaurisk snute med tenner, halen ville bli reaktivert, og kyllingens vinger ville bli armer, muligens med hender og klør. Dette dyret ville ikke være en dinosaur, men heller en modifisert kylling med dinosaurskarakteristikker.
Horner mener at dette eksperimentet ville lære folk om evolusjonen. Det kan også ha medisinske applikasjoner som vi oppdager hva som skjer når gener er slått på og av. Men det opprinnelige problemet var å finne de riktige genene for å reaktivere dinosauregenskaper i en kylling. Hittil har forskergruppen studert utviklingen av haler i kyllingembryoer, som deretter reabsorberes.