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《发现》杂志介绍“全球最重要的六大实验”

时间:2009-08-27 15:44:35  来源:  作者:
 
美国《发现》月刊12月号发表文章,题目是“全球最重要的六大实验”,文章摘要如下。
 
蓝色大脑计划
 
科学家依靠计算机模型来解读科学中最难攻克的难题:宇宙的起源,原子变化和地球未来的气候。现在一台显示人脑活动的计算机模型正在设计之中。瑞士洛桑联邦工学院大脑思维研究所的神经系统科学家亨利·马克拉姆呕心沥血15年,绘制了老鼠大脑活体细胞图,以便制造出一台神经元人脑模拟器。在国际商用机器公司(IBM)的帮助下,马克拉姆希望在2015年启动一台虚拟大脑,它拥有人脑所有的1000亿个神经元。
 
科学家对人脑许多最重要的功能还不了解,如记忆、脑病的基本原理及其治疗。马克拉姆的模型将能够体现真脑的生物行为,利用数学原理模拟神经元间相互作用及其神经递质对这些细胞的作用。这个模型还可以调整,以便探究不同寻常的生理学和环境的变化。随后可以通过计算机图像对所获得的数据进行解读。马克拉姆说:“我们正在制造一块通用的模板,这样就可以按照任何规格再造一个大脑。”
 
埋头于浩瀚的数据中,IBM定做了一台最高效的超级计算机,每秒钟能够处理22万亿次计算。借助于这台计算机,马克拉姆制造出一个大脑皮层单元的初步模型———一个由约1万个协同工作的细胞组成的细胞组,相当于一只两周大老鼠大脑中的细胞组。
 
世界时钟计划
 
世界时钟计划的目的是将研究时间的科学家所用的众多“时钟”保持同步,随后利用它们为地球的过去编排出一部超精确的编年表。为了达到这一目的,该计划发起人麻省理工学院研究地质时间的专家萨姆·鲍林和他的同事们将一批被称为标准的参考资料(已知年代的石块样本)和示踪剂(少量已知成分的同位素)分发下去,帮助使不同实验室的试验基础保持一致。直到目前,各实验室一直在使用不同的标准和示踪体系,从而导致所得结果出现差异。
 
种植森林计划
 
在东南亚的岛屿婆罗洲,樵夫、环保学家和土著居民共同对土地使用的新模式展开了一场实验,目的是使各方都能获益。如果他们的计划成功,全世界的热带雨林就能够得到复制,生物多样性就能得到保护,与此同时当地居民还可以享受到多产的土地带来的经济利益。
 
马来西亚沙捞越州政府授权启动种植森林计划的目的是为了既发展经济,又使野生动物得到保护,同时还能使当地居民有土地可用。政府为该计划拨出近1900平方英里(约4864平方公里)的土地。其中近一半专门用于采伐阿拉伯胶树———一种生长迅速、可以用于造纸的树木。有30%以上的土地将用于生态保护。剩下的留给当地土著居民继续在上面繁衍生息。
 
暗物质实验
 
75年来,科学家一直在寻找暗物质的粒子,但是没有成功。明年,科学家可能从深埋于意大利中部山洞的冰冷液体中揭开这个谜。一个国际物理学家小组正在准备进行一项庞大的XENON100实验:记录暗物质撞进液态氙原子核、触发闪光和出现电荷的那一刻。该小组负责人、哥伦比亚大学物理学家埃琳娜·阿普里莱说:“我们肯定有机会看到这些情况。”
 
根据最新的理论和研究,宇宙的暗物质比构成我们普通世界的原子物质多得多。但是,尽管每秒钟都有无数的暗物质从地球旁经过,人们却看不到它们,它们不带电荷,与原子物质的相互作用很少,我们有希望发现它们的唯一途径是布下一个巧妙的陷阱。
 
目前大约有10个科学小组在设计通过实验发现暗物质接近普通物质原子的那一刻,但是XENON100的实验是最保密的。所有参与者都住在地下很深的地方。意大利格兰萨索国家实验室位于山顶之下4600英尺(约1400米)的深洞里。
 
海洋生物调查
 
哪些物种生活在海洋?2000年,这个看似简单的问题引来了一项耗资6.5亿美元对所有海洋生物(植物、动物、细菌和真菌)进行分类记录的研究。领导海洋生物调查计划科学家指导委员会的拉特格斯大学生物学家弗雷德·格拉斯尔说:“我们根本想像不到海洋生物有多少种。不管是珊瑚礁、深海海底,还是生活在沿海人家后院的东西,我们知之甚少。”海洋生物调查可以帮助研究人员发现濒危物种,以便更好地保护海洋资源。新发现的生物还可能提供可用来制药或者有工业用途的宝贵自然化合物。
 
调查世界浩瀚的海洋需要时间,2000多名来自80多个国家的调查人员分成17个小组。海洋学家们用拖网取出浮游生物;给大型食肉动物挂上标牌以跟踪它们的洄游;排列海水中微生物的DNA;用拖网搜寻海底生物。
 
人造生命
 
在上世纪90年代中期,克雷格·文特尔宣布,在由政府科学家组成的庞大班子破译出人类基因组以前,他和一些同事早已经破译出来了。他因此名声大振。2000年以来,他的小组与政府的班子都提供了越来越精确的基因组图,文特尔刚刚公布了一个人(他自己)的基因组序列,其中包括他父母遗传的所有染色体。人类基因组序列固然重要,但是文特尔还在负责另一项可能使之黯然失色的实验。在克雷格·文特尔研究所和他的合成基因公司,科学家们正在努力从零造出基因组。文特尔在他最近出版的回忆录《破译生命密码》中宣布:“我准备通过人造生命来显示我们知道生命的软件。”
 
文特尔在2002年首次宣布这个计划,此后一直在孜孜不倦地追求。计划的第一步是发现一种微生物在实验室里生存所需要的最少数量的基因。然后科学家们要从原材料中合成这个最小的基因组,把它植入细胞。基因组可以生产自己需要的蛋白质,逐渐使细胞成为新生物。
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