打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
中美两项科技重大进展,让人类看到了突破“锁死”的希望!

过去的一个世纪,是人类有史以来进步最大的时代。例如相对论的提出,让人类对宇宙有了更深层次的认识;量子力学的建立,让人类看到了微观粒子的运动模式;抗生素的发现,让肆虐千万年的细菌低下了头……

从表面上来看,21世纪前20年人类科技进步还是非常快的,比如拍到了首张黑洞照片、确认了希格斯波色子的存在、性能强大的智能手机和电脑、人类基因组计划等等。

然而,只要我们对此细细地推敲不难发现,这些进步的本质几乎全是基于上个世纪提出的理论:黑洞和引力波是相对论中的预言、希格斯波色子是标准模型的预言……真正本质上的进步一个也没有。

是因为我们已经掌握宇宙全部真理了吗?答案当然是否定的,因为我们对宇宙的了解仅仅只有5%左右,还有95%的东西是人类完全未知的,甚至可能永远都不可知的。

问题来了,人类的基础科学为什么近乎停滞呢?究竟是谁“锁死”了地球科技的发展呢?是人类苦苦寻找的外星人?还是《三体》中“智子”那种高科技产品呢?

其实抛去外星人或“智子”这类虚无缥缈的东西,仅从宏观角度来看的话,锁死人类发展的两个关键因素,分别是能源和人类自身的寿命。

可控核聚变

判断一个文明发达程度最快捷和准确的方法就是能源,按照“卡尔达肖夫指数”,根据掌握的能源等级,宇宙中的文明可以被分为三个等级,其中最低的是熟练掌握可控核聚变的一级文明。

这也就意味着,按照卡尔达肖夫指数来比对,人类文明等级就像卡尔·萨根所说的那样,只有0.7级左右。

其实纵览人类数百年的发展历程,真正使得文明发生质变的,就是走上工业社会的选择,可以说工业推动了文明的发展。

而工业发展离不开有着“工业血液”之称的化石能源。科学家们在分析现在以及未来能掌握的能源,例如正反物质湮灭、暗物质等等之后,认为核聚变才是未来能够全面取代化石能源的能源。

之所以会对核聚变贯以厚望,不仅仅是因为它在反应过程中,不会像核裂变那样产生大量难以处理的核废料,也不仅仅是因为它能量转化率极高,更主要的是因为许多物质能够成为核聚变的原材料。

有科学家曾做过计算,通过核聚变反应,一升海水就能够产生和300升汽油相同的能量。这也就意味着,如果人类熟练掌握可控核聚变,在现有的技术条件、科技水平以及生产能耗下,可供人类使用的能量将是近乎无限的。

一旦这成为了现实,人类对于宇宙的探索将进入新的时代,文明也将迎来新的质变,如果用一个词来形容这场大发展,相信“大航天时代”绝对是最为贴切的。

届时人类的活动范围将拓展到整个太阳系,地球周围的行星将成为人类新的居住地和工业区,那些位于太阳系边缘的星球将成为新的旅游区,像土星木星这样的气态巨行星,将成为无限能源的采集点。

理想是丰满的,现实却非常的骨感。从可控核聚变被提出的那天起,我们就认为它近在咫尺,可直到今天距离大面积商用还是遥遥无期,还有许多关键性的技术迟迟无法突破。

我国新一代“人造太阳”装置

2020年12月4日14时02分,我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电。

中国环流器二号M装置采用更先进的结构与控制方式,等离子体体积达到国内现有装置2倍以上,等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上,等离子体离子温度可达到1.5亿度,能实现高密度、高比压、高自举电流运行。

这标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。

消息一经公布,立刻震动了全世界!没想到,这个困扰着世界科技界的世纪难题,被中国率先攻克了。

早在八十年前,世界顶级科学家们就首次提出核聚变理论,就曾设想:如果有一天,让核聚变远离战争的阴霾,大规模的应用到民用领域,仅仅只需要两个自然界中随处可见的轻核结合在一起,就能释放出超级能量,而且没有任何污染。

为了让人类能够利用核聚变所带来的能源,当时的发达国家美欧日俄率先推出了 “ 人造太阳 ” 。所谓的 “ 人造太阳 ” 其实就是一个可以控制核聚变的科技装置。

要知道,核聚变物理反应的条件都极为苛刻,更不用说控制核聚变了!截止目前,这些发达国家的人造太阳装置,依旧不能达到平稳控制的条件。

然而今天,中国科学家用行动告诉了世界,中国人造太阳所达到的高度,已经无限接近聚变堆稳态运行模式所需要的全部物理条件。

人类利用核聚变能源,不再是一个遥不可及的梦想!中国有希望率先成为世界上第一个大规模应用核聚变能源的国家。

寿命是影响人类发展的关键因素

倘若人类在未来真正意义上掌握了可控核聚变,那“锁死”发展的因素,将会从外在的能源转向内在的寿命。

随着人类的不断发展,各个学科划分得越来越细,知识体量也越来越大,这直接导致人类学习所需要的时间越来越多。

像现在,一个人进行科研工作至少需要博士学历,年龄大约在30岁左右,而等他在某个领域取得突破性成就的时候,年龄至少已经在50岁左右了。

按照现在的趋势发展,可能未来仅仅学完基础知识就得几十年的时间,尤其是物理、数学和化学这种需要大量计算积累的学科,所需要的时间将会更长。

这将直接导致一个科研课题刚有突破的苗头,带头人就因为年龄过大去世或者思维混乱了。

所以从这个角度来看,寿命绝对是影响人类发展的关键因素。值得一提的是,因为知识体量是没有上限的,这就意味着即便将人类寿命延长一倍,对于发展来说也依然是不够的。

细胞「重新编程」技术让复杂组织「返老还童」

最近,来自哈佛、耶鲁大学的研究人员,通过细胞「重新编程」技术,成功恢复了老年老鼠的视力。此举首次证明了可以安全地将复杂组织(视觉神经组织)「返老还童」。该研究登上最新的Nature封面。

第一作者吕垣澄还是一位中国面孔,本科就读于复旦大学生物科学系,随后前往哈佛大学攻读博士学位。

想要实现「返老还童」,就需要先了解我们是如何衰老的。

我们如何「慢慢变老」?

衰老,从细胞层面来讲,就是一个组织出现功能障碍,再生能力退化的过程。在此前的研究当中,造成生物衰老的其中一个原因是,表观基因组随着时间变化,扰乱了基因表达模式,导致组织功能和再生能力下降。这也就构成了此次研究的一个基本假设。

我们知道「细胞分化」,缘于基因的特异性表达。而这当中的调节功能,就属于表观基因组的范畴了。表观基因组,就是在不改变原本DNA序列的情况下,以特定模式开启或关闭基因的系统。

而它随着时间推移,最重要的一个变化就是「DNA甲基化」。DNA甲基化是在胚胎发育过程中产生的,以产生各种细胞类型。随着时间的流逝,DNA甲基化的年轻模式消失了。应打开的细胞基因被关闭,应该关闭的被开启,从而导致细胞功能受损。但目前,尚未有研究证明,DNA甲基化是否会驱动细胞的「年龄变化」,从而控制了衰老。

因此,研究人员就假设,如果DNA甲基化确实控制了衰老,那么擦除一些「足迹」就可能会逆转「活生物体」内细胞的衰老,从而让细胞「返老还童」!团队表示,以往的工作已经在实验室培养皿中实现了这一方式,但都未能证明对活生物体的作用。那么具体是如何擦除DNA甲基化的「足迹」呢?我们进一步细看。

让小鼠视神经「逆生长」

这项研究建立在诺贝尔奖得主山中伸弥的研究基础上。山中伸弥团队发现成熟细胞可以「重新编程」,成为多功能性细胞,并由此获得了2012年诺贝尔生理学奖或医学奖。

其中的关键,就是4个转录因子,分别是Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc。转录因子有着调节基因表达的作用,即读取DNA来制造蛋白质,早期胚胎中重要的转录因子已知的有24个,山中伸弥团队将其缩小到了4个。这4个转录因子可以清除细胞上的表观遗传学标记并使这些细胞恢复到其原始胚胎状态,从中发育成任何其他类型的细胞。

但随后研究发现,这一方法会出现两个类型的细胞:一是让细胞状态充重置为最原始的细胞状态,从而完全擦除细胞的身份;二是肿瘤细胞,诱导了生物体肿瘤的生长。

吕垣澄和同事,在此基础上修改了一下,从而避开了「肿瘤的生长」。他们删除了c-Myc,仅递送了剩余的三个因子,Oct4、Sox2和Klf4。这一方法成功地逆转了细胞衰老,而没有加剧肿瘤的生长或失去其特性。

山中伸弥和第一作者吕垣澄

验证完3个因子可转化为原始细胞状态之后,他们随即专门研究了「视网膜神经节细胞」。这些细胞通过轴突(神经元的一条突起)将信息从感光体传递大脑,该结构构成视神经。

如果胚胎或新生小鼠的神经被切断,这些细胞可以使视神经再生。但这种能力会随着年龄、时间的变化而消失。于是,他们就用镊子压碎了小鼠的视神经,并向眼睛注射了无害病毒,病毒中携带了三种转录因子。

据Nature报道称,这种注射方式,可以防止一些受损的视网膜神经节细胞死亡,甚至可以促使一些新的轴突生长。

注入因子后轴突生长

除此之外,研究小组还在患有「青光眼」的小鼠中测试了这一方式。

青光眼,是人类与年龄相关的眼部疾病。在青光眼中,视神经受损通常是由于眼内压力的累积。因此,他们就向小鼠眼睛中注入了微小的珠子,阻止了正常的引流并增加了压力,从而损害了视网膜神经节细胞。

四周后,小鼠视力下降了约25%。但经过基因治疗后,这些动物恢复了大约一半的视力敏锐度。首次证实,受青光眼损伤的小鼠视力可以得到恢复。不过研究人员表示,现在说这种方法是否可以治疗那些失明患者还为时尚早。

进一步的,他们把目光聚焦在了1岁健康小鼠,大概就是我们的中年水平。这类小鼠视觉敏锐度得分比5个月大的同类动物低约15%。治疗四周后,年纪较大的小鼠的视觉敏锐度得分与年幼小鼠相似。研究人员在他们的细胞中看到了类似于年轻动物的DNA甲基化和基因表达模式。

这三类实验成功证实,小鼠的视神经细胞可以通过基因变化来变得「年轻」,这让生物「衰老时钟」逆转变成了可能。

接下来,他们将计划在大型动物中测试这种基因治疗方法的安全性。

以上就是锁死人类发展的两个主要因素,中美两项科技重大突破,让人类看到了突破“智子锁死”的希望!文明发展之路必然布满荆棘,只有踏踏实实将这些荆棘全部斩除,人类才能傲立星辰大海。

 文末说句正事 

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
1亿度,20秒,韩国人造太阳打破中国纪录,人类的救命稻草来了?
中科院专家完全解密‘人造小太阳’
21世纪,中国人造太阳
中国“人造太阳”又破世界纪录,它为何被称为“终极能源”
探秘“人造太阳”科研项目:人类最理想的洁净能源
中国的“人造太阳”创世界纪录!三大意义让你热血沸腾
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服