粑粑立新功：恐龙称霸地球，因为不挑食？| 一周趣科学vol.44

恐龙粪便化石揭秘：为什么爬行动物中只有恐龙称霸地球

研究人员开展了可能是有史以来规模最大的恐龙粪便研究，研究结果为恐龙的饮食如何让它们称霸地球提供了新的线索。

对大约2.3亿年前的数百个化石粪便（加上少量石化呕吐物）的分析表明，恐龙之所以能存活下来，是因为它们不挑食。

“第一批恐龙祖先是机会主义者，”领导这项研究的瑞典乌普萨拉大学古生物学家Qvarnström说。“它们吃昆虫、鱼、植物——它们遇到的一切。最终，经过数百万年的时间，这种饮食灵活性使得它们能够统治地球。”

一颗巨大的小行星坠落，这是恐龙灭绝的主流解释，早已家喻户晓。但它们最初是如何开始兴盛的呢？

在三叠纪初期，恐龙是地球上众多蜥蜴之一。但到了三叠纪末期，大约2亿年前，情况发生了很大变化。恐龙成为主导物种，其他动物退居次要地位。关于其中的原因有多种理论，但没有确凿的证据可以解释它们的崛起。

几年前，研究者开始分析恐龙的粪便化石。他们开始在样本切片中发现恐龙吃过的食物的痕迹。鱼鳞，昆虫，花粉，蟹壳，蜘蛛，果核……每一块粪便都是了解食物来源的一扇小窗口。

研究者意识到，有了足够的粪便，就有可能重建恐龙崛起时期的整个食物网。于是他们收集了波兰盆地的500多个恐龙粪便化石样本。

由十几位科学家组成的研究小组利用先进技术，甚至同步加速器，对粪便进行了详尽的分析，在分子水平上探究每一块排泄物。研究结果表明，当时其他蜥蜴只专注于一种植物或其他食物来源，而恐龙则吃很多东西。

这一点非常重要，因为在三叠纪晚期，一个巨大的超级大陆盘古大陆正在分裂。海洋正在形成，火山猛烈喷发，气候也经历了剧烈的变化。那些“专一”的蜥蜴很快发现，它们的梦中情食正在灭绝，而“渣男”恐龙则很快就适应了吃各种新食物。在大约3000万年的时间里，恐龙成为了陆地上的主导物种。

科学家认为，如果想要确认这一理论，那么我们需要研究更多的粪便化石，不光是恐龙的，还要研究同时代的其他物种的粪便。

如果不告诉我这是恐龙粪便化石，我还以为是楼下无良遛狗者在小区花园里留下的作案痕迹

（图片来源：Grzegorz Niedźwiedzki）

蔓延在俄乌战场上的超级耐药性细菌

瑞典隆德大学的细菌学教授Kristian Riesbeck检查了乌克兰战场医院中治疗的严重战争伤员和感染患者的细菌抗生素耐药程度。通过对141名战争伤员（133 名在战争中受伤的成年人和8名患有肺炎的新生婴儿）的样本进行分析，他发现其中几种细菌对广谱抗生素具有耐药性，并且所有样本中有6%对研究人员测试的所有抗生素都具有耐药性。

《感染杂志》上发表的一篇文章进一步研究了肺炎克雷伯氏菌是否具有更广泛的致病能力。克雷伯氏菌可引起尿路感染、肺炎、伤口皮肤感染和败血症。研究人员使用了37名之前被证明具有耐药性细菌的患者的样本，对细菌的整个基因组进行了测序，以检查是否存在可引起耐药性的基因。

检测结果表明，本次检测的所有细菌都携带着已知的与耐药性有关的基因，其中四分之一的细菌对市场上所有可用的抗生素都具有耐药性，这些细菌被称为泛耐药性细菌。这些细菌引起的感染很难用我们现有的药物治疗。

泛耐药细菌是抗生素耐药性的一种极端形式，也是医疗保健领域日益关注的问题。为了验证这些细菌的致病性，研究人员在老鼠和昆虫幼虫身上进行了实验。

结果表明，抗生素耐药性最强的细菌类型，也是小鼠肺炎中存活率最高的细菌类型。同样，这些细菌类型非常具有侵略性，它们杀死昆虫幼虫的速度比抗生素耐药性较低的细菌快得多。

这意味着在乌克兰伤员中传播的细菌很可能会继续存活并造成问题。这种现象不会随着时间的推移而消失。只要患者不能得到妥善隔离和治疗，感染就会持续蔓延。

结果令人担忧，但并不出人意料。当医疗体系的基础设施崩溃时，就会发生这种情况。这适用于乌克兰和世界其他饱受战争蹂躏的地区。

对所有抗生素都抵抗的超级细菌（例如图中绿框部分）约占检测样本的四分之一 

（图片来源：参考文献）

不想静下心来学习，可能是因为多巴胺太多了

多巴胺和血清素，可能很多读者都听说过。多巴胺作为“快感化学物质”，血清素作为温和的情绪稳定剂，成为了许多头条新闻的焦点。

斯坦福大学的一项新研究揭示了这些情绪管理分子的另一个新方面。这项于2024年11月25日在线发表在《自然》杂志上的研究首次展示了多巴胺和血清素如何通过协同作用来塑造我们的行为。

研究表明，多巴胺和血清素在各个物种的学习和决策中都发挥着至关重要的作用。然而，这些神经递质之间的确切相互作用仍不清楚。虽然多巴胺与奖励预测和寻求有关，但血清素似乎可以缓和这些冲动并促进长期思考。

目前主要有两种理论：一种是“协同假说”，认为多巴胺负责短期奖励，而血清素负责长期利益；另一种是“对抗假说”，认为这两者是平衡我们决策的对立力量，多巴胺促使我们立即采取行动，而血清素则建议我们保持耐心。

为了弄清到底是哪种机制在起作用，研究小组培育了经过特殊改造的小鼠，使研究者能够同时观察和控制同一动物体内的多巴胺和血清素。

研究小组让小鼠学习“看到闪光”和“有糖吃”之间的联系。经过多次重复之后，小鼠看到闪光的出现，就知道马上有糖吃了，它们就会聚集到喂食口处等待。

结果表明，学会了的小鼠体内的多巴胺含量比没学会的小鼠高，而血清素含量则相对较低。

在这个基础上，人工改变小鼠体内的多巴胺含量或者血清素含量，那么之前已经学会了的小鼠就会忘记闪光和糖之间的联系，并且再也学不会了。只有同时恢复多巴胺和血清素的含量，小鼠才能重新学会闪光和糖之间的联系，预测奖励的到来。

研究人员表示，这表明多巴胺和血清素以相反的方式共同作用，帮助大脑从奖励中学习。

根据他们的研究结果，他们提出这两个系统的作用有点像汽车上的油门和刹车。

多巴胺通过在事情比预期更好时发出信号来鼓励寻求奖励的行为，从而产生“前进”信号。相反，血清素似乎会阻止这个过程，产生“停止”或“等待”信号，这可能有助于我们更加耐心，考虑长期后果而不仅仅是眼前的回报。有效的学习需要多巴胺的“前进”信号和血清素的“等待”信号，以便有机体正确评估和响应奖励机会。

此冠状脑切片显示了伏隔核中含有多巴胺和血清素的神经纤维的重叠。（图片来源：Daniel Cardozo Pinto）

卡拉胶会导致慢性肠道炎症

卡拉胶（也称为E407）在食品工业中的用途很广泛，主要是作为乳化剂和增稠剂来使用，最为人所知的可能就是果冻和调理牛排了。

此前已有研究表明，这种添加剂可导致动物患上慢性炎症性肠病、溃疡和血糖水平升高。然而，目前尚不清楚卡拉胶对人类患2型糖尿病的风险有何影响。

在最新的一项研究中，德国糖尿病研究中心的科学家研究了卡拉胶对人类肠道和糖代谢的影响。他们发现卡拉胶导致小肠通透性增加，很可能是由于肠道炎症造成的。

这项研究主要面向年轻健康男性，实验对象分为两组，在正常饮食之外分别额外食用卡拉胶或安慰剂对照。实验组的卡拉胶食用量大约相当于美国人每日摄入量的两到三倍。两组实验对象接受了为期两周的观察。

研究表明，卡拉胶的摄入会损害肠道的屏障功能。严格来说，肠道表面并不是位于人体内，而是与皮肤一样，是面向“体外”的，因此肠道也肩负着阻止外来异物入侵人体的任务。一旦肠道的屏障被破坏，那么人体就暴露在遭受细菌或者其他异物入侵的威胁下，长此以往，生病的概率就会提高。

实验另外关注了卡拉胶对胰岛素有效性的影响。结果发现，体重较高的参与者随着卡拉胶摄入量的增加，胰岛素有效性会降低，尤其是在肝脏中。此外，体重超重的男性在摄入更多卡拉胶的情况下，下丘脑（负责糖代谢和食欲的大脑区域）会出现炎症迹象。

研究者称，对于健康人来说，这些结果都没有对人体造成实质性的疾病，但结果也同时提醒我们，对于老年人或者超重人群，卡拉胶可能会造成一些糟糕的影响。

利用两种物质检测肠道透过性，发现使用卡拉胶（橙色）的人群，肠道透性明显高于食用安慰剂的人群（紫色） （图片来源：参考文献）

充电9分钟，冲浪90分钟的水母机器人

水下机器人分为两种，一种是带电线的，另一种是自带电池，不需外界供电的。所需的能量越多，机器人就必须越大，以容纳更多的电能存储空间。

延长无线水下机器人的运行时间，一直是一个重要的目标。扩大机器人的尺寸，可以容纳更大的电池，但是这样做会牺牲设计的自由度并且增加重量，从而降低效率和灵活性，并增加运输成本。

美国康奈尔大学的科研人员从水母的运动中获得灵感，研制了一种新型水母机器人，并将机器人的不间断工作时间提升至90分钟，而此前同样重量的机器人只能工作40分钟左右。

水母利用能量的方式巧妙而又多样。它主要由中胶层组成，使身体具有弹性，有助于变形后恢复体形，并作为支撑身体的内部骨架。

中胶层由含原纤维蛋白的微纤维组成，水母利用这些微纤维为肌肉提供动力，使其能够移动和进食。

因此，科学家希望能够制造出柔软的电池材料来充当水母的中胶层，一边提供动力，一边作为运动的动力来源，这样就能节省马达，从而减轻重量并减少体积。

科学家利用氧化还原液流电池中的液体电解质来充当液压流体，离子选择性膜将储存在阴极电解液和阳极电解液中的带电物质分离。

电解质中不同的氧化还原电位驱动离子通过膜进行交换，电子通过电极从阳极电解液移动到阴极电解液，从而为泵提供动力，使水母机器人获得液压动力，可以游泳。

另一方面来说，如果机器人的形状是传统的方形，那么它的转动惯量就会很大，不利于机器人的旋转运动。而如果设计成水母的半球形，其转动惯量就会减小，进而提高灵活性。

研究者最终使用了4升电解质来填充水母，可以提供0.04度电。为了将这种能量容量转换为足够的电力进行电机驱动游泳，另外用电机拉动两个连杆，从而驱动水母上下移动，游动速度可达每秒钟2厘米。

这种装置只需要9分钟的充电就能游动90分钟，拓展了水下无绳机器人的使用场景，有望在不久的将来正式投入商用领域。

水母机器人，以及带夜光的水母机器人 

（视频来源：参考文献）