為什麼人類沒有進化出後腦勺的眼睛? —— B. 克拉夫特,德克薩斯州威爾斯角
伊利諾伊大學芝加哥分校的生物人口統計學家 S. 傑伊·奧爾尚斯基 深入研究了這個疑問
我們可能非常讚賞探測來自後方的捕食者——或者留意跟隨我們的後代——的價值,但重要的是要記住,選擇不是為了發展或形成任何東西,更不用說“完美”的器官了。換句話說,僅僅因為某個特徵看起來是個好主意,隨機突變和選擇不一定會塑造它。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
使我們能夠探測環境中的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、溫度和觸覺元素的身體部位並非來自某種總體規劃或藍圖。相反,選擇從現有生命形式的細胞和組織中的可用成分中塑造了身體部位,像捏泥土一樣,經過漫長的歲月,將古老和中間版本的感官細胞和器官——每個都以其自身的方式優雅——塑造成我們現代身體的形狀和形式。從來沒有完美形成的視覺或聽覺器官——只有能完成工作的版本。
第一個感光細胞最有可能透過早期多細胞生物的隨機突變而出現。這種探測光線的機制為那些擁有這些細胞的個體賦予了選擇優勢,無論多麼微小。這種優勢的最佳證據是,視覺敏銳度的各種變體在不同的無脊椎動物中獨立進化了數十次,至少出現了九種眼睛的變體——包括我們非常熟悉的相機鏡頭版本。
雖然感光細胞可能出現在早期生命形式的不同部位,但選擇似乎更傾向於那些使生物能夠探測到它們前進方向而不是來自方向的光線的細胞。向前運動可能是感光細胞當前位置的驅動力。此外,只需將頭部旋轉 90 度並利用周邊視覺,我們就可以在不轉動身體的情況下看到身後。然而,後向視覺似乎已經存在於父母和老師身上——或者至少在他們的孩子和學生看來是這樣。
與其封存二氧化碳以減少其對全球氣候的影響,為什麼我們不將其分解成無害的碳和氧氣呢? —— J. 亨德森,賓夕法尼亞州德文郡
桑迪亞國家實驗室的化學工程師詹姆斯·E·米勒對此進行了解釋
將二氧化碳 (CO2) 分解成碳和氧氣實際上是可以實現的,但有一個問題:這樣做需要能量。如果首先產生溫室氣體的碳氫燃料提供能量,熱力學告訴我們,最終結果將是比您開始時更多的二氧化碳。
將該提議視為化學反應:CO2 加上能量產生碳和氧氣。這個公式本質上逆轉了煤炭燃燒(碳加上氧氣產生 CO2 和能量)。如果使用來自煤炭的能量來驅動分解反應,釋放的二氧化碳將多於消耗的二氧化碳,因為沒有過程是完全有效的。
另一種選擇是利用無碳能源來驅動反應,這種反應不僅不會抵消燃燒過程,反而會利用二氧化碳作為輸入來產生有用的、富含能量的產品。在桑迪亞國家實驗室,我們正在努力應用聚光太陽光來驅動高溫熱反應,從二氧化碳和水中產生一氧化碳、氫氣和氧氣。一氧化碳和氫氣是基本的化學構建模組,可用於生產合成燃料,因此我們將此過程稱為“陽光變汽油”。
有問題嗎?... 傳送至 experts@SciAm.com 或訪問 www.ScientificAmerican.com/asktheexperts