生物學家花了太多時間思考他在喬恩·斯圖爾特身上發現的秘密

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。


好的,我先坦白。是我。事情發生得很偶然。一天晚上我在看電視,喬恩·斯圖爾特在節目上。我忍不住注意到了幾件事,其中之一是他額頭上的一些汗水正在穿過他的妝容。一旦我看到它,就無法移開視線。與其說是一滴汗水,不如說是一種半光澤。他閃閃發光,當他這樣做時,我感到非常興奮。

這些想法已經潛伏在我的潛意識中,但喬恩·斯圖爾特的身體將它們帶到了光明之下。就像工程兵團與強大的密西西比河作鬥爭一樣,喬恩·斯圖爾特的化妝師們與自然作鬥爭,以阻止他的汗水。但在那個特殊的夜晚,他們輸了。堤壩決堤了,當它決堤時,我的想法開始了。這個想法不是關於斯圖爾特本人,而是看到人類為了對抗汗水所能採取的極端措施,讓我開始思考汗水最初的作用是什麼。因此,這個新想法,如果正確的話,將改變我們對喬恩·斯圖爾特衣服下面以及你的衣服下面正在發生的事情的看法。這個想法可能是對的。它也可能大錯特錯。實際上,在一段時間內,不知道是件有趣的事情。

為了解釋,我需要給你一些關於科學的背景知識(別擔心,我會回到喬恩·斯圖爾特的額頭)。科學部分是關於科學方法(測試和拒絕假設,以便在不是真相的情況下,儘可能地接近真相),部分是關於巫術。也許你知道,也許你不知道。巫術是沒人談論的事情。巫術是科學家風暴肆虐的大腦中的閃電。這是一種無法解釋的混合,包括偶然性、觀察和純粹的誰知道是什麼 [1]。它也是私人的。


關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮訂閱以支援我們屢獲殊榮的新聞報道。 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保關於當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


我們傾向於透過科學記者和/或諷刺電視記者的工作來了解科學。有時,科學家會違背自己的意願,與記者談論他們的發現。他們談論已發表的論文和已知或幾乎已知的內容。但通常當你聽到科學家討論他們“發現”了什麼時,他們聽起來,嗯,沒什麼熱情。“是的,”他們說,“是我發現了……(在此處插入關於生物世界的一些難以理解的細節),我再激動不過了。”但通常他們似乎並不激動。他們似乎很無聊。也許他們確實很無聊。對於許多科學家來說,真正的快樂,那種原始而歡呼雀躍的快樂,不在於已揭示的發現,而在於未經檢驗的想法。

當科學大腦產生想法時,就像貓在跟蹤老鼠。老鼠就是那個想法。人們首先聽到它,小小的腳步聲。或者可能是一種氣味。一旦被發現,它就會在樹葉中亂跑。與此同時,貓看著,感到興奮。後腿收緊並繃緊。腳輕輕地敲打著。然後是貓猛撲的那一刻,隨著猛撲,事情有了結果。我們看到的科學是在結果之後出現的。那是記者向世界展示科學家和她死老鼠的那一刻。我們沒有看到老鼠逃跑的所有次數。更重要的是,我們沒有看到科學家跟蹤野生老鼠。我們沒有看到那些激動人心的時刻——所有的毛髮、生命和神秘感——當老鼠仍然在那裡,還沒有被揭示出它的本質,無論是改變世界的啟示、胡說八道還是介於兩者之間的東西。

我想讓你體驗一下在喬恩·斯圖爾特的額頭和其他部位(尤其是他的腳)上狩獵的樂趣,但在這樣做時,我需要向你展示野生的、未經馴服的想法,這是一個赤裸的過程,但我會為你做。然後我們可以一起猛撲上去,看看我們抓到了什麼。在閱讀本文時,請隨意觀看《每日秀》。這對我很有幫助。

首先,我想告訴你像岩石一樣的觀察,當被斯圖爾特的汗水引發時,讓我首先看到了光明。看看你是否也能讓它們產生火花。也許我錯過了某些顯而易見的東西。這種情況發生得最多。大多數時候,我後來意識到我忽略或誤解了生物學的某些眾所周知的方面。或者,也許今天讓我感到興奮的事情實際上很平凡。或者,也許我是對的,存在一個謎團,但我對解決方案是錯誤的。泥土是生的。但如果我要讓你瞭解這個過程,我必須向你展示我現在所處的位置。展示一個未經檢驗的想法讓人感到不舒服(我想閱讀更多內容,給更多人打電話,弄清楚這個想法是否好),但我應該讓你知道。你值得看到一個如此新穎的想法,它幾乎沒有被考慮過,一個你可能也會喜歡它四處亂跑的想法,或者至少你可能會喜歡它,直到有人猛撲上去,把它殺死在高高的野草中。

以下是基本情況。正如我其他地方所寫的那樣,我們的身體覆蓋著其他物種。一英寸的皮膚可能容納著數百種生命物種。你的皮膚的總表面,或者任何人的皮膚——從耳朵到肛門再到外面——可能容納著數千種物種。這些物種中的很大一部分以我們身體滲出的物質為食。例如,生活在我們腳上的幾種細菌,包括表皮葡萄球菌和枯草芽孢桿菌,會吃亮氨酸,一種我們腳汗中常見的氨基酸。當這些物種吃亮氨酸時,它們會放異戊酸氣,聞起來像臭腳[2]。枯草芽孢桿菌的屁氣味更難聞,但當吃亮氨酸時,這兩種物種和其他少數幾種都會發出臭味[3]。這是一個不可避免的結果,不需要特殊情況[4]。所有這些都是已知的,並且本身就包含了我即將提出的想法的暗示。你現在有了燧石。將它們與斯圖爾特油膩的額頭汗水混合。我暫停一下,讓你嘗試生火。

但是等等,你還需要一件事。最近我剛寫完關於我們的闌尾可能是一個儲存有益細菌的器官,一種古老的微生物森林(我們身體的野生生命)的想法。在撰寫關於闌尾作為自然保護區的文章時,我還發現自己沉浸在更廣泛的可能性中,即我們的身體可能不僅會寄生和容忍其他物種,而且實際上還會培育它們。

好了,背景知識足夠了。你知道我所知道的。這是想法:如果身體上的物種有時對我們有利,有時會給我們帶來損失(取決於條件和物種),那麼自然選擇可能會導致我們的身體進化出某種控制權,來控制哪些物種生活在我們身上,以及如何控制。它做到了。例如,我們的皮膚會產生防禦素等抗生素,而這些抗生素在殺死誰或什麼方面至少具有一定的選擇性[5],儘管這種選擇性尚未被很好地理解。我們皮膚上產生的抗生素是一種微小的棒,用來控制單細胞馬匹。但是,如果我們的皮膚(像我們的闌尾一樣)也提供胡蘿蔔,或者如果沒有胡蘿蔔,則提供亮氨酸呢?更具體地說,如果從我們細胞中洩漏出來的氨基酸是有意洩漏出來的,以鼓勵最需要它們的細菌呢?如果當我們的意識告訴我們使用抗菌溼巾時,我們潛意識的身體正在給皮膚上的數十億個細胞提供食物呢?

你基本上都瞭解了。我現在知道的也不比你多。我的想法不是核物理,但我發現它很令人興奮。當我發現以上所有內容後,我的大腦中的導線開始以一種有趣的方式微微發熱,我開始更多地閱讀關於氨基酸的資料。我以為已經有數千篇關於我們皮膚上的氨基酸的論文了。顯然沒有。我只找到了一些,而且都是舊的。我找到的論文傾向於表明我們的皮膚會產生許多氨基酸,並且產生的氨基酸的組成(或者說洩漏是更好的詞)在我們身體的不同部位有所不同[6]。大多數汗液是由集中在我們頭部(用於冷卻)、手和腳(用於什麼?....)的汗腺產生的。汗液中氨基酸的組成與我們吃什麼無關。也許氨基酸與我們吃什麼無關,因為我們的身體正在努力偏愛一套一致的/數量/任何微生物?也許吧。也許不是。

然後是乳齒象的問題。氨基酸是昂貴的,或者至少在歷史上是昂貴的。現在我們可以吃熱狗來獲取氨基酸。曾經,我們為了獲取它們的肉而殺死乳齒象,肉主要由蛋白質組成,蛋白質由氨基酸組成。那麼,為什麼喬恩·斯圖爾特的身體(以及你的身體)會把它們洩漏出去,把所有來之不易的乳齒象汁液洩漏出去呢?我還沒有做過,但我一直在想著弄清楚我們吃掉的氨基酸有多少比例從我們的皮膚中排出。這可能很大。也許你已經在做數學計算了。

至於這個故事的結局……,還沒有出現。喬恩·斯圖爾特繼續出汗。他的身體上覆蓋著細菌和氨基酸,他的化妝師們都愛心地塗抹著。也許他正在餵養他的細菌,或者至少他在除了化妝最厚的地方之外的所有地方都在餵養它們。或者,也許我錯過了一篇關鍵論文。也許我錯過了關於汗液或細胞或細菌的一些顯而易見的事實。也許吧。我們仍然在這個想法平靜前的風暴中。在我看來,它很漂亮,但隨時可能被揭示為不是這樣。科學家的腦海中有成千上萬,甚至數百萬個這樣的想法。這些想法是科學最異想天開的樂趣,它隱藏的美妙之處。我們是如此無知。一切皆有可能。而且,在這個想法的早期階段,在把它拉回來之前,把這個想法更進一步甚至可能更有趣,這讓我想到喬恩·斯圖爾特的手和腳。我理解為什麼斯圖爾特的頭部會出汗,是為了冷卻他的大腦,儘管這可能很不尋常。但是為什麼他的手和腳會出這麼多汗呢?他的每隻腳每天都會產生一杯汗水。很難相信有人會死於手或腳過熱,這導致了第二個想法。

如果我們的手腳出汗更多,以便為細菌提供更多養分會怎樣?如果這些細菌反過來幫助抵禦我們在手腳這些最容易暴露於真菌或細菌病原體的部位的真菌感染會怎樣?如果我們的身體有意地用微觀力量加強我們,而這些力量正是最需要的會怎樣?我們可以找到一些暗示(或者至少一個興奮的想法制造者可以...),表明這可能是正確的。例如,腳上最臭的物種枯草芽孢桿菌,已知會產生能夠殺死腳癬的抗生素 [7]。

等等!這可能嗎?難道是對喬恩·斯圖爾特身體的深入思考,引導我們弄清楚汗液中為何、如何以及在何處充滿了氨基酸嗎?太棒了!跳起來,暫停一下,在我們之間陶醉於這個想法,一個既赤裸又奇怪的想法。向想法致敬!向這個世界上仍然可能被發現的東西致敬!向科學家們私下、赤裸的生活中所有未被記錄的時刻致敬,在這些時刻,他們會在辦公室裡跑來跑去,對自己大喊“太棒了”。向所有這些東西致敬,然後當你完成歡呼時,停下來,微笑,驚歎,繃緊你的臀部。一個赤裸的想法只能放任其跑一小會兒。是時候猛撲上去了。讓我們一起做吧。整理你的回應、編輯、對這個想法的擔憂,當然還有你相反的引文。你甚至可以整理一些資料,但只有在你跑過你的辦公室或房間幾次,高興地對自己“嗚呼”之後才能這樣做。

同時,我將回去看深夜電視。誰知道我還會發現什麼。例如,萊特曼粗糙的額頭上一定充滿了尚未被發現的東西,尚未形成的想法。當然,還有真正巨大的生態前沿,那裡潛伏著更多的謎團,例如熱帶雨林和傑伊·雷諾的下巴。

註釋和參考文獻

1 - 有時是美美地睡一覺。有時是喝一杯啤酒。更偶爾,嗯,請參閱 凱利·穆利斯

2 - 相比之下,汗液正常的、不太難聞的氣味是醋酸,它也是由細菌產生的,但不同種類的細菌會吃不同的氨基酸和其他化合物。基本上所有“人類”的氣味都是由細菌產生的。腋下的氣味是由被稱為棒狀桿菌的細菌產生的,它們會吃我們腋下(以及我們的私處)特殊頂漿腺產生的化合物。即使是頭髮的氣味,實際上,嗯,你明白我要說什麼了,是生活在我們頭皮和頭髮中的細菌的氣味。然而,這些氣味雖然是細菌性的,卻會產生許多後果。它們會影響我們的愛情生活,並且正如最近的研究表明,它們甚至會吸引或未能吸引蚊子。如果你對蚊子特別有吸引力,那就責怪你的微生物吧。

3 - Ara, K. 等。(2006) 因微生物代謝引起的腳臭及其控制。加拿大微生物學雜誌. 52, 357–364

4 - 這很好,因為只有你有手指,“拉我的手指”才有效。

5 - Peschel A, Jack RW, Otto M 等.金黃色葡萄球菌透過新型毒力因子MprF對膜脂進行l-賴氨酸修飾,從而抵抗人類防禦素並逃避中性粒細胞殺傷。實驗醫學雜誌 2001; 193:1067–76

6 - Hadorn, B., Hanimann, F., Anders, P., Curtius, H. C., 和 Halverson, R. (1967)。人體不同部位汗液中的遊離氨基酸。自然 (倫敦),215, 416。

7 - Landy, M. W., G. H., Roseman, S. B., 和 L. G. Colio。1948 年。桿菌素,一種來自枯草芽孢桿菌的抗生素,對病原真菌有活性。美國實驗生物學醫學會會刊. 67:539-541。

圖片:喬恩·斯圖爾特 來自 BuzzAboutTV防守陣容 來自 艾德里安學院手心出汗 來自 Sweatypalmsandfeet.net傑伊·雷諾的下巴 來自 Premise PUNCH Tag

Rob Dunn is a biologist at North Carolina State University and a writer whose articles have appeared in Natural History, Smithsonian and National Geographic, among other publications.

More by Rob Dunn
© .