为什么人类没有进化出后脑勺的眼睛? —— B. 克拉夫特,德克萨斯州威尔斯角
伊利诺伊大学芝加哥分校的生物人口统计学家 S. 杰伊·奥尔尚斯基 深入研究了这个疑问
我们可能非常赞赏探测来自后方的捕食者——或者留意跟随我们的后代——的价值,但重要的是要记住,选择不是为了发展或形成任何东西,更不用说“完美”的器官了。换句话说,仅仅因为某个特征看起来是个好主意,随机突变和选择不一定会塑造它。
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使我们能够探测环境中的视觉、听觉、嗅觉、味觉、温度和触觉元素的身体部位并非来自某种总体规划或蓝图。相反,选择从现有生命形式的细胞和组织中的可用成分中塑造了身体部位,像捏泥土一样,经过漫长的岁月,将古老和中间版本的感官细胞和器官——每个都以其自身的方式优雅——塑造成我们现代身体的形状和形式。从来没有完美形成的视觉或听觉器官——只有能完成工作的版本。
第一个感光细胞最有可能通过早期多细胞生物的随机突变而出现。这种探测光线的机制为那些拥有这些细胞的个体赋予了选择优势,无论多么微小。这种优势的最佳证据是,视觉敏锐度的各种变体在不同的无脊椎动物中独立进化了数十次,至少出现了九种眼睛的变体——包括我们非常熟悉的相机镜头版本。
虽然感光细胞可能出现在早期生命形式的不同部位,但选择似乎更倾向于那些使生物能够探测到它们前进方向而不是来自方向的光线的细胞。向前运动可能是感光细胞当前位置的驱动力。此外,只需将头部旋转 90 度并利用周边视觉,我们就可以在不转动身体的情况下看到身后。然而,后向视觉似乎已经存在于父母和老师身上——或者至少在他们的孩子和学生看来是这样。
与其封存二氧化碳以减少其对全球气候的影响,为什么我们不将其分解成无害的碳和氧气呢? —— J. 亨德森,宾夕法尼亚州德文郡
桑迪亚国家实验室的化学工程师詹姆斯·E·米勒对此进行了解释
将二氧化碳 (CO2) 分解成碳和氧气实际上是可以实现的,但有一个问题:这样做需要能量。如果首先产生温室气体的碳氢燃料提供能量,热力学告诉我们,最终结果将是比您开始时更多的二氧化碳。
将该提议视为化学反应:CO2 加上能量产生碳和氧气。这个公式本质上逆转了煤炭燃烧(碳加上氧气产生 CO2 和能量)。如果使用来自煤炭的能量来驱动分解反应,释放的二氧化碳将多于消耗的二氧化碳,因为没有过程是完全有效的。
另一种选择是利用无碳能源来驱动反应,这种反应不仅不会抵消燃烧过程,反而会利用二氧化碳作为输入来产生有用的、富含能量的产品。在桑迪亚国家实验室,我们正在努力应用聚光太阳光来驱动高温热反应,从二氧化碳和水中产生一氧化碳、氢气和氧气。一氧化碳和氢气是基本的化学构建模块,可用于生产合成燃料,因此我们将此过程称为“阳光变汽油”。
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