·科技风云·

大至宇宙天体,小到微观世界,都有其内在秩序维系健康发 展。唯有勇于探索、发现、掌握、尊重并保护其秩序,科技方能更稳 健的发展,人类方能更健康的生活。

秩序的力量

4月20日,是中国全功能接入互联网 20周年纪念日。1994年,中国国家计算 与网络设施(NCFC)工程通过美国Sprint 公司连入Internet的64K国际专线开通, 标志着中国正式进入互联网时代,被列 为当时中国重大科技成就之一。接入互 联网的初衷是与世界共享科研成果,最 初主要用于科研教育领域。经过20年的 高速发展,如今互联网的触角已经伸入 各行各业,并带动了它们蓬勃发展,方便 了人们的工作与生活,使整个世界都发 生天翻地覆的变化,在 当今社会、经济发展过 程中起着不可替代的 作用。

可是,伴随着互联 网的快速发展,其面临 的挑战也越来越多,如病毒肆意攻击、信 息大规模泄露等。这些问题是对互联网 运行秩序的严重破坏,若任其发展,势必 会削弱互联网服务于人类的价值。因 此,治理互联网已经到了刻不容缓的关 键时刻。4月23—24日,全球互联网治理 大会在巴西圣保罗举行,众多国家的政 府、企业、科技界代表共同参与网络治理 讨论,探讨“多利益相关方模式”的全球 网络治理原则及路线图,通过了《全球互 联网多利益相关方圣保罗声明》(4月25 日人民网)。此次会议是在全球互联网 治理道路上迈出的重要一步,将推动互 联网治理体系的建立,推动互联网朝着 有序、安全的方向发展,建立全球互联网 新秩序。

相比于互联网暴露出的问题,外来 物对地球的撞击能给人类带来更为严重 的灾难。日前,科学家模拟巨型小行星 撞击对早期地球产生的影响显示,32.6亿 年前直径至少为37km的小行星在撞击 地表时,其速度为20km/s,撞击强度会引 发10.8级地震,还能够引发大地震和海 啸,甚至可能推动大陆运动(4月16日《科 技日报》)。外来物的碰撞摧毁了地球上 生物生存环境的秩序,几乎使所有生物 毁于一旦,然而,最近有研究显示,数百 万年前的生命迹象因为撞击而得以保 存。

这项研究的科学家们分2组,一组在 阿根廷,另一组在德国。在阿根廷的科 学家在6000—920万年前陨坑中的熔融 玻璃中鉴定出其内含物中有长约2.54cm 的生物结构,并观察到细胞,分析出含有 多环芳香烃(它们可能曾经构成植物叶 绿素或是其他有机大分子的一部分)。

研究工作有序进行,研究人员先将 蒲苇样品与粉末状的撞击玻璃混合并快 速升温至1482℃以上,发现升温过程中 植物最外层水分吸收大部分热量,使植 物内部结构得到保护,从而弄清了生物 结构能在高温中保存的原因;再利用 NASA的撞击实验装置向沙盘发射小球 进行实验,结果表明黄土易于升温形成 熔融玻璃,它在撞击时能到处滚动采集 并保存植物材料,由此找到了能保存生 命迹象的熔融玻璃的形成机制。德国的 小组在约1450万年前的陨击坑中发现了 贯穿整个结构的弯曲管状物,它的管路 是空心的,具有相似形态,其中含有高浓 度的有机碳,并且外部还有微量有机 物。研究人员认为,一些微生物可能会 在撞击后的高温环境中生存并以玻璃为 食,推断出这些管状物是由微小的细菌 在熔融玻璃中穿行而形成的。相关研究 成果发表在4月15日出版的Geology上。

熔融玻璃可以保存撞击之前生命迹 象这一现象的发现,不仅有利于我们研 究远古时期地球上的生命,更重要的是 可为探究火星或其他星球是否存在生命 提供一个新方法,或许能够帮助人类寻 找到宜居星球。我们当然希望现居的环 境永远都不会被毁灭,然而,不可否认, 人类自己对生态系统无节制的践踏会破 坏生态系统的正常秩序,可能使地球出 现不再适合生存的一天。目前正在进行 的一项研究或许会降低这种可能性。微 软和联合国的研究人员采用生物变化的 真实数据,建立了一个称为“马丁利”的 模型来模拟生态系统的运行、预测它们 的发展并研究相应对策,以使生态系统 能够有条不紊地运行。他们希望该模型 最终能够研究地球上任何一个生态系统 的结构和功能(4月28日新浪科技)。

该模型也受到质疑,因为生态系统 的发展充满不确定性,人类目前尚未完 全掌握其内在规律与秩序,更别提以此 作为决策的依据了,因此该研究的难度 可想而知。然而,对微小结构中隐藏秩 序的揭示也饱含艰辛。例如,最基本的 分子生物学问题之一的30nm染色质结 构就困扰了科学家们30余年,近期才得 到解析。

染色体有4级结构:一是DNA双螺 旋绕在组蛋白上形成的核小体;二是核 小体螺旋化形成直径 为30nm的染色质纤 维;三是染色质纤维 螺旋化成直径为0.4 μm的超螺旋体;四是 超螺旋体进一步盘绕 成的染色体。一级结构于1997年得到解 析,此次解析的正是二级结构。中国科 学院生物物理研究所的研究人员建立染 色质体外重建和结构分析平台,利用冷 冻电镜单颗粒三维重构技术研究二级结 构,结果表明30nm染色质纤维是由4个 核小体为结构单元扭曲形成的左手双螺 旋结构。此外,还发现连接组蛋白H1在 单个核小体内部和核小体间的不对称分 布及相互作用促成30nm高级结构形成, 首次明确了连接组蛋白H1在二级结构 形成中的重要作用。相关成果发表在4 月25日出版的Science上。

高度有序的染色体是遗传基因的载 体,解析染色体的精细结构有利于了解 遗传奥秘,对研究细胞的分化差异具有 重要理论意义。这项研究为细胞增殖、 发育与分化中基因的表达差异及表观遗 传学调控机理提供了可靠的结构基础, 在理解DNA是如何组装成高度有序的染 色体高级结构问题上迈出了重要一步, 为研究人类重要疾病的分子病理机制及 其治疗以及药物研发提供了重要的理论 指导,奠定了我国在该领域的国际领先 地位。

秩序广泛存在。大至宇宙天体,小 到微观世界,都有其内在秩序维系健康 发展。唯有勇于探索、发现、掌握、尊重 并保护其秩序,科技方能更稳健地发展, 人类方能更健康地生活。

文/王丽娜
(责任编辑 杨书卷)