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遗传密码的简并性 作者：神州 审核：神州   在蛋白质翻译的过程中，核苷酸序列与氨基酸序列之间主要通过遗传密码建立信息上的联系，并进一步的通过tRNA进行实体上的联系。也就是说，遗传密码是联系蛋白质与核苷酸序列的重要桥梁。   在遗传密码研究的早期，曾有科学家通过数学分析，认为只有用3个碱基决定1个氨基酸的方式才能满足编码20种氨基酸的需要。此后，Crick通过对噬菌体进行不同数量碱基的插入或缺失实验并对比其表现，证实了遗传密码为核苷酸三联体的假说。   同时 ，Nirenberg和Matthaei利用人工合成的mRNA，以及蛋白质的体外翻译体系破译了一些简单的密码子与氨基酸的对应关系，例如UUU、CCC、AAA等。之后不久Nirenberg又通过硝酸纤维滤膜可以滞留核糖体与结合了对应氨基酸的tRNA以及mRNA的复合物的性质，继续进行其他遗传密码的破译。   首先准备20个具有20种氨基酸以及核糖体的体外合成体系，20种氨基酸在各个体系中分别被C14标记。然后，用人工合成的三核苷酸RNA分别进行反应，反应后再将反应液用硝酸纤维滤膜过滤。理论上只有完整的核糖体-氨基酸-tRNA-mRNA复合体才能留在滤膜上，并且可以在滤膜上检测出较强放射性。所以用此方法就可以一一找出任意一氨基酸所对应的核苷酸序列。最终，科学家们以这种方法实现了除终止密码以外的其他全部61种遗传密码的破译。   由于终止密码子不编码任何氨基酸，所以并不能用上述方法进行破译，只能另辟蹊径。1965年Garen找到了这个新方法，即通过研究E.coli终止突变株的回复突变的方式来推测分析终止密码子的序列。   E.coli的碱性磷酸酶琥珀突变株是在该基因的色氨酸（UGG）位点突变为终止密 ...

生命大爆发和早期的代表性生物 作者：约翰史密斯 审核：东达 写在前面的话   古生物学这门学科正如其名，研究的是从最早的生命起源一直到近现代的生命。我们按照岩石的层位和其中的古生物化石的先后顺序分出了许多地质年代。类似于生物学物种分类的界门纲目科属种，地质学年代分为宙，代，纪，世，期，时。每个较小的单位都一定隶属于一个更大的时间单位之中，就像:年号至德(583-587),属于陈朝，隶属于南北朝，这样的包含关系。总的说来，比纪更大的单位时间跨度过大，更小的又过于细枝末节。而我们耳熟能详的侏罗纪，三叠纪，白垩纪等等，都属于纪的范畴。   寒武纪一词最早源自人们研究的位于威尔士Cambria的一块地层，后这一词被日本学者取谐音汉字寒(kan )武(bu )纪(ki)（kanbuki）后传入中国。与其它根据其本意进行翻译的年代名称不同（例如白垩纪Cretaceous得名于白土的积累），本词是完全音译的，并不取汉字的意思。 正文   我们着重讲述寒武纪的缘故，正如标题所述，寒武纪因生命大爆发而特殊，早于寒武纪的产生的生命主要是藻类和细菌，以及极少量的无脊椎动物。我们只能通过现存相对较少的化石以及微化石对古生物进行研究（如图1、2）。 图1：笔石 图2：藻类   而寒武纪期间，有大量的海生无脊椎动物诞生，复杂程度也远超先前的生物。举一个我们的好朋友：三叶虫。   三叶虫Trilobite恐怕是大家最为熟知的，也是最为古老的生物之一。作为节肢动物，它的体表有多节钙质外壳，所以这让它们的化石化比例出奇的高。三叶虫是这段时期最常出土的化石之一，一方面，但是这也有可能是因为它的钙质外壳有助于它留下化石。显然，藻类不像三叶虫那么容易留下化石。   学习一个生物的化 ...

文化与消费社会｜①奶茶和球鞋我全都要！ 作者：涛声 审核：观复·钧天   前几天，涛涛的朋友圈和QQ空间已经被“秋天的第一杯奶茶”刷爆了：   也就那样，涛涛一点也不酸QAQ。不过，有这样一条朋友圈引起了涛涛的注意：   Interesting.jpg。涛涛沉思良久，发现“‘秋天的第一杯奶茶’是资本主义的骗局吗？”并不像是一个容易解答的问题。但，或许我们都能从这一问题中觉察到，除我们空瘪的钱包和并非精打细算的头脑外，某些具有文化性、观念性的因素也影响了我们的消费行为。   在消费社会中，这样的例子比比皆是。无论是买球鞋、动漫周边、秋天的第一杯奶茶，还是享有游戏皮肤、时装、旅游纪念品，都难以忽略其显著的文化属性。然而，产生这些现象的原因是什么？这些现象又会造成什么影响？这些问题都亟需解答。因此，让涛涛带领大家踏上这趟考察文化与消费社会的旅程吧！ 第①站：奶茶和球鞋我全都要！ A篇：为什么这代年轻人钟爱贵得吓人的球鞋？   相信大家在生活、学习、工作之余，都能从社交媒体上看到一些动辄上千的“轻奢品”： 图中为阿迪达斯 YEEZY 350 V2可燃冰配色球鞋，官网原价约人民币1436元。   经过炒作，球鞋的价格往往可达三四千甚至上万元的高价。面对这令人咋舌的价格，购买者热情不减。除球鞋爱好者与投资者外，不乏受网红带货而购买这些轻奢潮品的年轻人（显然，不包括吃土的涛涛）。为什么那些并不十分富裕的青年也会购买这些性价比极低的奢侈品呢？让我们一起听听凡勃伦先生的意见。 图为托斯丹•邦德•凡勃伦（Thorstein Bunde Veblen，1857～1929）。美国经济学家、社会学家。著有《有闲阶级论》等。   现在，我们不 ...

作者：阿白特尔 审核：时光   俄罗斯拥有着世界上独一无二的，波澜壮阔的航天史。本文将以时间的推进为线索，分理论与工程两大 主线对俄国-苏联-新俄罗斯航天发展历程进行简要的描述、分析与复盘。对于每一种航天理论，我们都将从定量的角度出发对其力学原理、工程学应用进行介绍。对于每一个航天任务，我们都将尽可能地收集其科学 目标、载荷参数、科学仪器等信息。对于每一款航天运输工具，我们都会给出其各轨道运载能力以及比冲等数据。这样，我们就可以直观地领略俄苏航天的发展与衰落，以在文章的最后做出一点思考：俄罗斯航天的未来在哪里？话不多说，我们先回到一百多年前，看看人类线代航天从幻梦走向现实的起点吧。 航天梦始   如果我们穿越到19世纪60年代俄罗斯梁赞省的某个村庄，你或许会看到一群可爱的孩子。如果你看到孩子中有一个总是拿着一本书，或者跟旁人认真地讲他的奇思妙想，可千万不要打扰他，因为他很可能就是未 来的火箭之父：康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。齐奥尔科夫斯基是家里老五，他生来就聪明伶俐，对未知的事物有着着魔一般的热爱和向往。他热爱阅读，也热爱畅想，他常常想，如果自己能像猫一样爬到很高，看到的景色该是多么的美丽。然而，“天将降大任于斯人也”，齐奥尔科夫斯基的成长充满了坎坷。10岁那年，他因滑雪而患上了猩红热，虽然活了下来，但听力几乎完全丧失。同伴们也因此与他疏远，他只能整日沉浸在书籍和幻想所营造的世界里，给自己创造心灵的慰藉。   长大后，因为家境并不富裕，且听力受损，齐奥尔科夫斯基无法像正常人那样完成学业。但父亲认为他应该受更高的教育，因此让他去了莫斯科。在莫斯科，他发现自己无法进入学校，因此只能在图书馆学习。这段时间，他广泛阅读了大量的书籍，接触了前沿的理论与思想。1977年，他通过了乡村教师的考试，从此成为了一名中学老师。在租 ...

蛋白质的翻译 作者：神州 审核：神州、Myelin   蛋白质是承担生命活动的主要功能分子，其生物合成又被称为翻译。翻译是以mRNA为模板，在核糖体的作用下由tRNA将mRNA上的核苷酸序列转换为氨基酸序列合成多肽链的过程。参与这一过程的主要是tRNA、rRNA以及mRNA，tRNA的作用是负载并转移氨基酸，rRNA是与多种核糖体蛋白复合构成核糖体作为翻译多肽的场所，mRNA则是作为携带密码子的信使，作为翻译的模板。 mRNA   信使RNA的概念是在1961年被Jacob和Monod提出的，他们认为既然蛋白质的合成是在细胞质中而非在核中进行，那么就需要存在一种物质来将核中的遗传信息传递出来。并设计通过几个实验证明了这种物质的存在，包括大肠杆菌乳糖代谢调控试验、细菌的结合试验以及密度梯度离心试验。   首先他们通过大肠杆菌乳糖代谢调控试验证明了β-半乳糖苷酶是一种在乳糖存在下，才表达的“诱导酶”。又通过细菌的结合试验证明了指导该酶的合成与rRNA没有直接关系，而是通过另一种寿命较短的物质传递遗传信息。最后，利用密度梯度离心实验证明mRNA存在的同时，也将其与rRNA区分，证明rRNA是一种稳定的核酸分子。即rRNA在翻译时起阅读密码的作用，mRNA控制合成何种蛋白质。   原核生物的mRNA直接在细胞质中由DNA转录出，同时被翻译为蛋白质。而且原核生物的mRNA的寿命较短，只存在几分钟。真核生物的mRNA则是细胞核内被合成，并剪接成为成熟的mRNA，进而进入细胞质作为翻译蛋白质的模板。与原核生物不同，真核生物的mRNA更稳定可以保留几个小时。   对于原核生物来说，每个顺反子（p1）的起始密码子上游都有各自的核糖体结合位点-AGGAGGU-序列，称为Shine-Da ...

记忆中的时空轨迹 作者：Myelin 审核：食野   情节记忆 (episodic memory) 是属于长时记忆的一种。被定义为对发生在特定时间和地点的事件的记忆。这种记忆与个人的亲身经历分不开，最大特点是具有情节性，就比如想起自己参加过的一个活动或曾去过的地方。[1]   在我们的日常生活中，我们通常把空间和时间想象成作为经验的独立维度，但我们经常在表达情节记忆时将它们结合起来。如果我问起你的早晨干了什么，你可能会回顾整个早上发生过的事件，因为它是在时间和地点上展开的。发生的地方。这里反映了一种普遍的观点：情节记忆包括将我们对事件的记录嵌入到一个统一的时空背景表述中。[2]   此外，在应用物理学与宇宙学中， “时间”被直截了当地将作为第四维。 最著名的是，爱因斯坦的狭义相对论的一个关键组成部分：时间在不同的参照系中会随着速度的变化而扩张。这一观察构成了我们现代 "时空(spacetime) "概念的基础，即空间和时间维度的统一。[3] [Fig1. Spacetime, 图片源自：http://www.thephysicsmill.com/2012/12/02/ftl-part-3-general-relativity-shortcuts/]   然鹅，这篇文章将主要介绍大脑是如何处理空间和时间的，重点在于大脑处理空间和时间的途径和机制是反映不同的空间和时间编码？还是反而反映了一个统一的时空表征，在这个表征中，记忆是否直接被定位了下来？ “空间”   长期以来，海马体一直被认为是记忆的关键，也是支持大脑空间和时间表述的关键。这些特征之间的一个潜在联系是：海马体在空间中组织记忆。区分 "什么（what） "和 "哪里（where） "的开创性研究视觉处理的流确定 ...

作者：丛雨 审核：円岛   天狼星是地球夜空中最亮的恒星，每年冬季我们都可以看到它的身影。1844年，德国天文学家兼数学家贝塞尔（F. Bessel）通过计算发现，天狼星实际上应该是一个双星系统，它有一颗与太阳质量相当的伴星。但由于这颗伴星极其暗弱，人们长久以来并未能发现它，直到1862年才拍摄到了这颗亮度只有天狼星千分之一的伴星的照片，后来又获得了其光谱，人们才终于开始认识这种新的天体——白矮星。 X射线波段的天狼星及其伴星 类太阳恒星的末期演化   要想了解白矮星的形成，我们首先要从中小质量恒星主序阶段后的演化谈起。我们一般把小于2.3倍太阳质量的恒星称为小质量恒星，2.3~8个太阳质量称中等质量恒星，至于划分标准，自然是恒星的演化方式和结局，我们将在下文详谈。   随着恒星核心氢聚变的进行，燃料逐渐枯竭，一颗主要由氦构成的核心的质量逐渐增加，它会在引力的作用下逐渐收缩，温度、压强和密度也不断提升，恒星慢慢步入红巨星阶段。此后恒星的演化分为两种情况：第一种，中等质量恒星核心的温度较高，能够达到氦的点火温度，于是开始氦聚变成碳的3α反应；第二种，小质量恒星核心温度不足以发生氦的聚变，这使得核心无法依靠辐射压力来与引力抗衡，于是便进入电子简并状态，以电子简并压来对抗引力收缩。 恒星内氢和氦的聚变过程   何为简并压力？我们知道由费米子组成的系统，同一个微观量子态最多只能允许一个粒子存在（泡利不相容原理），比如电子简并气体的每个能级最多存在两个电子（两个不同的自旋方向），其他的电子会被排斥，这种费米子之间的排斥力就是简并压力。在简并气体里，由于较低的能级很快就被占满了，故大多数粒子的能量远大于它们在普通气体里的，这一高的能量也对应了高的动量，因此粒子动量交换所产生的的压力也远远超过通常气体的压力，能够抵抗更强的引力，支撑起核心更大的密度。理论计算表明，电子简并压的大 ...

作者：阿白特尔   在太阳活动较为强烈的年份，如果用佩戴巴德膜的望远镜指向太阳（千万不能用望远镜或肉眼直视太阳），你会发现太阳的“皮肤”质量并不太好：在光亮的太阳表面上，往往会成群结队地出现一些黑斑。对的，这就是你所熟知的“太阳黑子”。不过，对于对太阳皮肤病研究颇有心得的专科医生，太阳物理学家们更加关注太阳之上的另一类黑色结构。它就是今天我们谈论的主题：太阳暗条 (Solar Filament)。   有人可能要问了，我拿戴巴德膜的望远镜观察太阳多年，为什么只看到了黑子，没有看到你说的“太阳暗条”呢？其实你如果足够关注日面的边缘部分，你应该能够看到太阳暗条的另一面：没错，我说的就是耳熟能详的“日珥”。日珥，是太阳暗条随太阳自转移动到日面边缘的时候，在背景宇宙中显示出的明亮突起结构。而至于为什么太阳暗条在日面上显示为暗色吸收条纹，而在日面边缘又变成了明亮的日珥，这就需要了解太阳暗条的物理本质了。 太阳边缘的日珥。图源：SOHO   我们知道，太阳表面和大气中充满了错综复杂的磁场。太阳暗条，就是由太阳磁场的支撑、束缚作用的平衡下，存在于日冕中的较冷、较密的太阳物质体系。这里的冷和密，是相对于周围的日冕而言的。而至于为什么太阳暗条会又冷又密，这就需要进一步的物理解释了。   仔细分析暗条的物理结构，我们会发现它往往处于闭合的磁感线上。所谓闭合磁感线，就是指从太阳的一个区域钻出太阳表面，又在相邻区域遁入太阳表面以下的磁场结构。对于太阳物质这样高度电离的等离子体来说，磁冻结效应限制了等离子体横跨磁感线的运动，因此在太阳大气中，一根磁感线上的等离子体，往往只能呆在这一根磁感线上，沿磁感线做纵向运动。闭合的磁感线，它们生成后，沿磁感线的物质必然直接来自于太阳表面。我们知道，太阳表面的温度比日冕要低许多，所以如果没有各种加热机制，闭合磁感线上的物质和太阳表面温度就会比较相近，因而比周 ...

作者：斎藤信 审核：円岛   北京时间2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥5号探测器于海南文昌卫星发射中心成功发射升空。央视新闻与“我们的太空”新媒体联手对本次发射任务进行了全程直播，可见中国航天对本次发射任务的信心之高，这回我们就来聊聊这嫦娥5号。   可能不少人要问了，嫦娥5号任务都有哪些技术难点呢？   我们分别从发射前和发射后来看看。 发射前：   发射前我们就单举一个加注的例子。 嫦娥5号本次采用的是组合体加注方式，整机共配置600多台（套）产品推进分系统，其中200多台（套）双组元推进分系统的推进剂加注时，嫦娥5号已经处于四器——即上升器，着陆器，返回器和轨道器——组合体状态，虽然这样更加接近飞行时的状态，可以简化总装流程，降低总装技术风险，但比起单器状态推进剂加注的难度和风险却大了很多。嫦娥5号探测器系统副总师、六院型号总师红星这样描述：“12个贮箱，要分成6组来加注；两种贮箱类型，金属膜片贮箱和表面张力贮箱;有需要抽真空的，有常压的;有需要对推进剂降温的，有希望保持常温的，加注方式各不相同；加注顺序还有交叉，要先加燃料，再加氧化剂，最后又回到燃料。此外，管子长、路数多、分叉多……需要关注的点多了很多。” 在他看来，嫦娥五号“四器”组合体状态下的加注，是我国航天器加注史上最复杂的一次。让我们来看一组数据对比：“组合体状态下的加注，与探测器的接口从单器状态的五六个增加到近20个，加注用的产品端管子路数从五六路增加到了近20路。组合体状态下，很多加注口位置抬高了，导致管路走向更加复杂、长度长了很多。以前，要保证管子不漏，只需照管好五六路、几十米长的管子，现在则需要同时管好近20路、约三百米长的管子。” 在四器组合状态下，嫦娥五号“摞起来高达八九米，很多凸出物如天线都装好了，加注工人在操作时，犹如在高处探出半个身子钻进设备丛林里， ...

作者：斎藤信 审核：2333   在上次文章的末尾，我们了解到至少在2060年之前都没有闰正月，也就是说不要想着放两个月的寒假了（然鹅今年纯属是个意外），原因是什么呢上篇文章的末尾有提到哦，不过在此之前读者们可以自己思考一下喔。   祝大家开学愉快（逃