Dela med sig:
10 vetenskapliga återvändande av världen som vi vet det
Oavsett om det upptäcks i natur eller konstgjorda förändringar, förändras vart och ett av dessa vetenskapliga reverseringar en del egendom i livet som vi känner till det. Några av dem är bara intressanta naturkvoter, medan andra kan ha djupa konsekvenser för hur vi ska leva våra liv.
10Time-Reversal Acoustics
Vi har alla hört typiska ekon, men sant ljudomvandling finns inte i naturen. Till exempel, med exakt ljudomvandling, om du höljer "hej", skulle det återvända som "olleh", med ljudvågen som reser exakt mot din mun istället för att sprida sig genom luften som det vanligtvis skulle. Denna typ av teknik har många användningsområden, som att bryta njurstenar, spåra undervattensfordon och översätta en högtalare till flera språk för olika lyssnare.
Men en av de mest intressanta användningarna skulle vara från en nationell försvarssynpunkt. Genom att vända sina kroppar till homing-enheter kan den här akustiska reverseringstekniken användas för att stampa terrorister som dyker i havet för att leverera sprängämnen. Ett sätt att göra det skulle vara att förstora och återge ljudet av deras undervattensutrustning. Det höga bruset skulle göra dem yr och desorienterade. Det skulle troligen också vara ont. Men ekot skulle levereras så exakt att det inte skulle skada andra människor, djur eller utrustning nära målet.
9Male / Female Genital Reversal
I en evolutionär först för djurriket har forskare upptäckt insekter i exceptionellt torra brasilianska grottor där kvinnorna har penisliknande könsorgan som kallas gynosomer och männen har vagina-liknande strukturer som kallas fallosomer. Detta är en extrem rollomvandling mellan könen som sannolikt innefattar kvinnorna som tvingar motvilliga män till parning i 40-70 timmar i taget.
Dessa insekter är alla från släktet Neotrogla. Vuxna är 2,7-3,7 millimeter (0,11-0,15 tum) långa. Gynosomerna, eller kvinnliga penis, är ungefär en sjunde så länge som insekterna. Det är som en man med en höjd av 175 cm (5'9 ") med en penis som är nästan 25 cm lång.
Efter att hon har satt in gynosomen i hanens fallos, är honan Neotroglas sex organ ballonger med en spiny täckning för att förankra sig tätt mot sin kompis. Den långa samlingsperioden möjliggör en större överföring av sperma från hanen.
Forskare tycktes vara särskilt intresserade av hur manar Neotrogla skulle reagera på tvångsmating, vilket är en annan ovanlig rollomvändning i dessa insektsarter. Med andra arter kommer tömda kvinnor att bli av med sperma från män som de inte gillar, eller de kommer medvetet att få spermier från andra män som de gillar. Men Neotrogla män mottar inte ägg från sina kompisar, så de har inget sätt att retaliera, särskilt eftersom ryggraden på den kvinnliga gynosomen binder dem ihop.
8Envägs ljudmaskin
Alla ljudvågor har en egenskap som heter "tidsomvandlingssymmetri". Om du skickar en ljudvåg genom luften i en riktning kan den returneras på samma sätt. Så om du kan prata med någon, kan de prata tillbaka till dig, och varje person kommer att höra den andra.
Tidssvängningssymmetri fungerar också med andra vågor, inklusive synligt ljus och radiovågor. Med radiovågor upptäckte forskarna hur man spolar elektroner i endast en riktning med hjälp av magnetiska material. Detta bryter om tidssvängningssymmetri, så att radiovågorna som sänder ut våra favoritlåtar inte kommer studsa tillbaka till överföringstornen.
Fram till nyligen vet inte forskarna hur man styr ljudvågens riktning genom luften så att du kan höra utan att bli hörd. De ville skapa en ljudvågsversion av en envägsspegel, vilket skulle vara ett bra sätt att spionera på människor. Inte överraskande, denna forskning finansierades av den amerikanska regeringen.
Med hjälp av dessa medel utvecklade ett lag från University of Texas i Austin en genial lösning. De byggde en akustisk cirkulator, en enhet som är som en sjöstjärna med tre armar. Armarna är rör med mikrofoner i slutet för att spela in ljud som flyter genom ett ringformigt hålrum i den centrala kroppen. Tre fans i hålrummet arbetar med en hastighet som gör att ljudet rör sig bara i en riktning.
Så om du skulle bädda in en vägg med flera av dessa cirkulatorer kunde du höra aktiviteten på andra sidan utan att någon hörde dig. Dessa enheter kan isolera ljud i flygplan, musikstudior, ubåtar och mycket mer. De kan också göra sonar- och ultraljudsmaskiner mer exakta.
7Unboiling Ett Ägg
I en process som tar bara några minuter har forskare funderat på hur man äter äggvita. De tillsatte urea, en viktig komponent i urin, för att lösa äggvitorna, och sedan spunna de den resulterande flytande blandningen med hög hastighet i en virvelvätskanordning. Men de gjorde inte det så att du kunde ändra din frukostordning från kokta ägg till förvrängd eller en gång över lätt utan att spricka nya ägg. Istället har denna upptäckt potential att omvandla tillverkningsprocesser som kan minska kostnaderna för cancerbehandling och livsmedelsproduktion.
Forskarna började med att koka äggvita på 90 grader Celsius i 20 minuter för att göra dem extremt svåra. Detta förorsakar att de enskilda proteinerna i de snygga transparenta äggvitana blir tillverkade röra i de kokta äggvita. "Den processen kallas" aggregering ", säger forskare Gregory Weiss från University of California, Irvine. "Detta driver oss nötter, som forskare, för det är verkligen svårt att avbryta [proteinerna] senare. Ofta har vi detta protein som vi vill studera, och det kommer ut, och de är bara goo. "
Annat än att visa hur den här processen fungerar, är hönungarna faktiskt irrelevanta.Som Weiss förklarade: "Det verkliga problemet är att det finns många fall av gummiproteiner som du spenderar för mycket tid på att skrapa bort dina provrör, och du vill ha några medel för att återvinna det materialet." Med hjälp av deras procedur kan forskarna försiktigt avlägsna proteinerna mycket snabbare och billigare än tidigare metoder, vilket tog ungefär fyra dagar. Detta är viktigt för alla bioteknikföretag som behöver vika proteiner.
6Reversal Of Emotional Links To Memories
Vi har tidigare diskuterat hur forskare genetiskt förändrade de enskilda hjärncellerna hos möss så att en stråle av ljus skulle byta cellaktivitet på och av. Denna teknik kallas optogenik. I sitt första experiment planterade forskare falska minnen i hjärnorna hos dessa möss och utlöste därför återkallelsen av dessa minnen med en ljusstråle. Nu tar forskare optogeni till nästa nivå genom att ändra det emotionella innehållet i ett minne. De kan göra en negativ association med ett minne till en positiv och vice versa.
Varje minne har komponenter som lagras i olika delar av hjärnan. Till exempel lagras sammanhanget av ett minne (som där något hände) i hjärnans hippocampus, medan den känslomässiga delen av det minnet behålls i amygdala.
För att testa om de kunde ändra känslor kopplade till ett minne om att vara på en viss plats, gav forskarna manliga möss antingen den positiva erfarenheten att möta en kvinnlig mus eller den negativa erfarenheten av att få en liten elektrisk chock. Därefter flyttade forskarna mössen till en ny plats och använde en ljusstråle för att utlösa det minnet. Men den här gången fick varje mus emot emotionell upplevelse. De manliga mössen som först hade nöjet att träffa kvinnor blev nu chockade när det här minnet utlöstes, och de manliga mössen som ursprungligen blev chockade fick tjejerna den här gången.
Baserat på hur mössen reagerade en gång tillbaka i den första läget visade det sig att känslorna kopplade till minnet hade förändrats. Till exempel, möss som ursprungligen chockade var mindre rädda på samma plats och började leta efter en kvinnlig mus.
Det fungerade dock bara om de aktiverade hjärncellerna i hippocampus, där minnets sammanhang lagrades. Det fungerade inte om de aktiverade hjärnceller i amygdalaen, där känslorna i samband med ett minne var belägna.
5Reversal av enskilda kontinenter till en superkontinent
Den sista superkontinenten var Pangea, när dinosaurerna roaming jorden. Innan det hade tre eller fyra andra superkontinenter bildats under vår planets multibillionsårshistoria.
Vetenskapsmän vet att jordens kontinenter rör sig kontinuerligt, sakta driver ihop och splittras som pusselbitar eftersom de vilar på att flytta tektoniska plattor. "Kontinenter på dessa plattor flyttar vanligtvis ... med den takt som dina naglar växer", säger Ross Mitchell från Yale University. Så det kan ta hundratals miljoner år för ett nytt superkontinent att bilda.
Det har inte stoppat forskare från att göra förutsägelser om den nya superkontinenten, trots att människor förmodligen inte kommer att vara runt för att se dem bli sanna. I kanske 50-200 miljoner år från nu, förutspår vissa forskare nästa superkontinent blir Amasia, meddelandet tillsammans i Amerika och Asien. Men vart kommer denna superkontinent att bildas?
Den första teorin, introversion, säger att Amasia kommer att stänga Atlanten för att bilda var Pangea en gång vilade längs ekvatorn. Den andra teorin, extroversion, säger att Amasia kommer att stänga Stilla havet för att bilda en superkontinent längs ekvatorn på andra sidan världen.
En nyare teorin om introversion säger dock att nya superkontinenter alltid bildar vinkel mot sina föregångare. Med kontinenterna som verkar driva norrut kommer Amasia att bildas vid nordpolen genom att stänga Arktis och Karibiska havet. Genom att analysera den magnetiska signaturen av gamla smälta stenar, som fryser på plats som pekar mot norr som en kompass, kan forskare bestämma hur dessa stenar har förskjutit över tid och där landsmassorna kommer att flytta för att bilda nästa superkontinent. Deras teori är förenlig med att Pangea står i rätt vinkel mot var sin föregångare, Rodinia, delas upp. Rodinia bildade i sin tur en rätt vinkel mot sin föregångare, Nuna.
Ännu viktigare kan platsen för dessa superkontinenter hjälpa oss att förstå var livet kom fram på olika punkter på vår planet och hur det rörde sig över landsmassor. "Kontinenter med liknande fossila poster kan sannolikt dela ett evolutionsfäderi", säger Mitchell, "men faktiskt att skapa en markbro genom att juxtapose dessa kontinenter är att hitta rökningspistolen."
4Evolutionär återföring av osedax
Vi diskuterade tidigare Osedax mucofloris (i likhet med Annelid bilden ovan), blommar den "benätande snoten". Dessa röda zombiemaskar, vardera ungefär en tum eller två långa, gräver in i döda valens ben och utsöndrar syra för att mata av dem. Därefter upptäckte forskare att alla maskar i valbenen var kvinnor. Forskare hittade inte männen tills de undersökte en kvinna under ett mikroskop. Att bo i kvinnornas rör var larvdvärg män, vardera ungefär 1 millimeter långa. Varje kvinna innehöll en harem på 30-100 enskilda män.
"Dessa män matar inte," sade biologen Robert Vrijenhoek. "En man lever hela sitt liv av den äggula som gjordes av det ägg som det kläckte från. Detta är ett av de få fallen i djurvärlden där sexuellt reproducerande individer knappast är mer utvecklade än ägg. Det är konstigt."
Men det blev ännu mer konstigt när forskare upptäckte en ny art av osedax vars män hade återgått till en förfäderstat. I denna art var kvinnorna ungefär lika stora som kvinnorna av andra kända osedax arter. Menna av den nya arten var ungefär lika stora som kvinnorna. Dessa män var tiotusentals gånger större än normalt. Forskare blev förvånade över denna evolutionära återföring eftersom de trodde att generna att skapa fullvuxna manliga vuxna hade försvunnit från brist på användning. Till skillnad från deras dvärg motsvarigheter, dessa full-size män matar sig på benet själva.
Forskare heter denna art Osedax priapus, efter fruktbarheten guden i grekisk mytologi eftersom hanarnas kroppar verkar ha utvecklats för parning syften. Dvärg män behöver inte gå någonstans för att kompisera eftersom de är permanent knutna till kvinnornas kroppar. Men desto större Osedax priapus män kan förlänga sina kroppar upp till 10 gånger sin normala storlek för att hitta kompisar. Forskare är inte säkra, men de tror att ju större Osedax priapus män utvecklades eftersom det fanns mindre Osedax females tävlar om utrymme på vissa djurben.
3Reversal Of Cellular Aging
Vi har tidigare diskuterat odödliga maneter, Turritopsis nutricula, som kan återgå till ett omotet utvecklingsstadium om det blir skadat. Om människor kunde göra det, skulle vuxna kunna återvända till spädbarn efter behov för att undkomma sjukdomens ödemarker. Vi har också pratat om hur infusionen av ungt blod i mössen återsänddes i dessa djur. Om detta skulle fungera för människor är nästa teststadium att göra.
En studie från University of California i Berkley såg på att vända celldegenerering genom att injicera celler i möss med SIRT3, ett protein som reglerar åldrande. "Åldrande är bara en ansamling av skador," sade ledforskare Danica Chen. "Om du tror på det sättet är det förmodligen inte reversibelt, eftersom cellerna redan är skadade och inte längre funktionella. Men det som vi visar här är att oxidativ stressinducerad skada faktiskt är reversibel. "Denna skada uppstår eftersom äldre människor inte kanaliserar och använder syre i sina kroppar lika effektivt som yngre människor, vilket resulterar i åldrande.
Det handlar inte om att producera en ungdomskälla. Dess praktiska tillämpning skulle vara att förebygga och behandla åldersrelaterade degenerativa sjukdomar som artrit, Alzheimers och hjärtsjukdomar. SIRT3 verkar också undertrycka tumörer. Normalt skulle allt som skulle regenerera celler orsaka celldelning och öka risken för cancer. SIRT3 verkar utgöra omvänd skada på molekylär nivå. Självklart vet vi inte hur bra det kommer att fungera hos människor, särskilt på lång sikt. Det här är den första studien som visar att vi kan återställa cellulär åldrande, inte bara sakta ner det.
I ett separat test kunde Stanford-forskare förlänga telomererna av mänskliga hudceller, vilket vänder tid (och åldring) på telomerklockan, vilket ger cellerna ett längre liv. Telomerer är de upprepande DNA-sekvenserna vid slutet av kromosomer. Det slutliga målet för denna teknik är att behandla sjukdomar som härrör från förkortade telomerer.
2Reversal av Doppler-effekten
Doppler-effekten beskriver förändringen i frekvensen av ljudvågor eller ljus när du kommer närmare eller längre bort från källan. Ett vanligt exempel är förändringen i stigningen på en ambulans siren eller tågflik, vilket låter högre när det kommer närmare dig (som frekvensen ökar) och sänks när den rör sig längre bort (som frekvensen minskar). Genom att vända Doppler-effekten kan vi börja skapa akustisk cloaking-teknik.
Under 2011 vända forskare först den optiska Doppler-effekten, vilket är nödvändigt för att utveckla osynlig kappteknik. När vi ser ett objekt ser vi verkligen sitt reflekterade ljus. Så för att ett objekt blir helt osynligt, måste vi böja alla våglängder av synligt ljus runt det så att det inte ger någon reflektion och kastar ingen skugga.
För att böja ljus runt ett objekt måste objektet ha ett negativt brytningsindex. Ljusvågor böjer bakåt istället för att gå framåt genom objektet. Detta sker inte i naturen. Vi måste skapa konstgjorda material, kallade metamaterial, för att styra ljusets väg.
Material med negativt brytningsindex reverserar också Doppler-effekten. Normalt när ett objekt kommer närmare oss ökar ljusfrekvensen och ändrar våglängderna mot den blå änden av spektret. Med en omvänd Doppler-effekt (som inte förekommer i naturen), sjunker ljusfrekvensen och växlar våglängderna från blått till rött när ett föremål kommer närmare och från rött till blått när det rör sig längre bort.
Denna vetenskapliga återföring kan förändra världen på många sätt. Vi har redan diskuterat några av kapporna för ljus, ljud, beröring och termisk signatur som utvecklas eller är redan tillgängliga med dagens teknik.
1The Chickenosaurus
Paleontolog Jack Horner, en gång teknisk rådgivare för Jurassic park, är svår på jobbet och försöker skapa en chickenosaurus. Under 2009 gjorde han en media stänk med påståendet att han hade för avsikt att manipulera kycklinggener för att återuppliva några latenta dinosaurier. Från en evolutionär synpunkt är moderna kycklingar en del av din dinosaurs velociraptorlinje som hade fjädrar när de levde från 71 till 86 miljoner år sedan.
Med en maximal vikt av 15 kilo var velociraptorer små fågelliknande dinosaurier som kunde växa till en längd på nästan 2 meter och en höjd på 0,5 meter vid sina höfter. Även om deras armar var för korta för att flyga, föreslår deras fjädrar att deras förfäder en gång kunde flyga.Den här köttätande dinosauren hade en smal snut med cirka 30 tandade tänder i sina käkar, en svans och två armar som slutade i händerna, var och en med tre böjda klor.
Det är dessa egenskaper - tänderna, svansen och armarna - som Horner vill vända sig mot en kyckling genom att slå på eller undertrycka lämpliga gener. Kyllingens näbb skulle bli en dinosaurisk snupp med tänder, svansen skulle återaktiveras och kycklingens vingar skulle bli armar, eventuellt med händer och klor. Detta djur skulle inte vara en dinosaur utan snarare en modifierad kyckling med dinosauriska egenskaper.
Horner tror att detta experiment skulle lära människor om evolutionen. Det kan också ha medicinska tillämpningar när vi upptäcker vad som händer när gener slås på och av. Men det första problemet var att hitta lämpliga gener för att återaktivera dinosaurfunktioner i en kyckling. Hittills har forskargruppen studerat utvecklingen av svansar i kycklingembryon, som sedan reabsorberas.