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2021年02期

卷首语 | 亦敌亦友微生物

中国科普作家高士其曾经写过一部科学童话《菌儿自传》，他以细菌的口吻，讲述它们在人体中的漫游。在他的笔下，细菌在人的呼吸道中“探险”，在人的肠道中“开会”，一举一动都与人的健康密切相关。这些出现在童话里的情节，在现实世界都可以找到对应的原型。因为我们每个人都不仅仅是“我们自己”;我们的身体里，有许许多多肉眼看不到的细小生命在繁衍栖居。而在每一天的生活中，还有更多我们同样无缘亲眼得见的生物，在不经

特别策划 | 透视人体微观世界

300多年前，当荷兰生物学家、微生物学的开拓者——列文虎克为人类打开微观世界大门的时候，也许他未曾想到，他在显微镜里看到的那些小小的生物，将会成为影响人类生活和生命健康的重要因素，并且，关系着人类未来的生存和发展。也许他也未曾想到，300多年后，微生物科学已经成为世界上令人激动的科学前沿，微生物技术产业也已成为世界上极具潜力的朝阳产业之一。微生物是丰富的和多元的。如今，在我们生活的星球上，

特别策划 | 挑食的肠道微生物

在决定吃什么的时候，你选择的理由是什么？是个人喜好，还是实惠的价格，抑或是是否有利于健康？你是否特别喜欢某种食物，或是完全不能接受另外某种食物呢？在选择食物的时候，你是否想过肠道会参与你的决策？带着这些问题，我们来聊聊肠道与食物选择的关系。我们的祖先在很早以前就已有“食药同源”的说法，通过选择性食用食物而达到强身健体、治疗保健的作用。到了现代，随着物质生活极大丰富，人们更加注重自身的保健，“养

特别策划 | 从肠道微生物到人体司令部

肠道微生物对大脑产生的影响共生菌群作为肠道的得力帮手，可以分解不易消化的多糖等化合物产生能量。当有益菌群附着在肠黏膜表面，就形成了坚固的微生物“盔甲”，通过竞争、免疫等机制抵御病原菌入侵。肠道微生物甚至会参与调节人体昼夜节律，还影响着大脑——我们人体的最高“司令部”。两者之间看似风马不接，实则休戚与共，想要理清这其中千丝万缕的联系就得说到肠脑轴，这条肠道与大脑之间的高速公路。概括来讲，肠脑

特别策划 | 病毒家族那些事

病毒，是我们熟悉而又陌生的一类小生命。虽然新冠病毒是个不速之客，而病毒却是人类生活中的常客，一个人的一生中可能会感染上百种病毒。然而除了专门从事病毒学研究的科研人员，几乎没有人真正见识过病毒本尊。那么病毒到底是什么？它和另一种肉眼看不见的生物——细菌相比，又有哪些区别呢？接下来就让我们探访这个既陌生又熟悉的生物——病毒。病毒只有在遇到合适的宿主细胞时才会表现出生命特征我们是小小寄生者我

特别策划 | 与抗生素过招的百变细菌

抗生素是20世纪伟大的医学发明，可以治疗各种由细菌性感染导致的疾病，自问世以来拯救了无数生命。但生物都是不断进化的，细菌也是一样。人类为了治病使用抗生素杀灭细菌，狡猾的细菌，便使出浑身解数，神出鬼没，试图对抗抗生素——这种现象就是细菌耐药。今天我们就来看一看，为了谋生存，诡计多端的细菌都会使用哪些伎俩。面对抗生素我天生耐药我们细菌家族中的一些成员，由于自身的细胞结构或功能特点，天然具备

特别策划 | 乳酸菌城市历险记

深夜，城市郊区的酸奶加工厂发酵罐里，我从白茫茫的牛奶海洋中醒来，周围是乳糖、蛋白质和乳酸汇聚的海洋。海洋里还漂浮着很多不同的微生物。刚刚苏醒的我，已经想不起休眠前发生的事情，漫无目的地四处漂荡着。身旁的乳酸菌兄弟姐妹都在休眠，看来这片牛奶海洋的乳酸浓度快达到临界值，也就是我们已经完成了将牛奶转化为酸奶的使命。接下来，我又会到哪里去呢？初探人类肠道清晨，在街旁单元楼的厨房里，小男孩拿出面包和

特别策划 | 5G时代

4G改变生活，5G改变社会。随着通信技术的发展，5G不仅仅服务于人与人的信息连接，更成为了万物互联的创新平台。高可靠性、低延迟、低功耗的5G信息传输技术，能为我们带来什么呢？让我们一起去玩转5G，感受云游科技带来的全新体验吧。 5G带来的新势力虽然现在有不少家庭为了顺应时代潮流，已经配备了一个甚至若干个VR头显设备，这类产品也都在号称“可以观看全景视频”。但是有过体验的人都会感觉到带上VR眼

特别策划 | 5G＋春晚

从1979年开始，每逢春节，亿万中国人都会坐在电视机前，守着一年一度的春晚贺岁。荧屏里令人捧腹大笑的小品和相声，悦耳动听的歌曲和戏剧，精湛绝妙的杂技和魔术，让国人沉浸在普天同庆的欢乐气氛中。那么，随着信息网络技术的进步，当5G技术愈发先进，在不远的未来，春晚又会变成什么样呢？ “时髦”的5G 眼下5G已经成为了一个“时髦”的流行词。但要想知道5G会让春晚发生怎样的改变，我们先要搞清楚5G到底是

特别策划 | 5G大战Wi-Fi6

人们常说，近十年是移动互联网高速发展的十年。无论是在家中看视频，上网课，还是外出旅游查地图，找美食，丰富的移动互联都在改变着我们的生活方式。移动互联网目前有两大主力，一是以室内起家，蓬勃发展的Wi-Fi技术，二是充斥室外的蜂窝通信技术。现在第五代蜂窝技术5G正试图攻城略地，而新一代Wi-Fi协议Wi-Fi6也不甘示弱，誓死守住室内流量堡垒。那么5G究竟能否一统天下？Wi-Fi6是否能与5G分庭

探索发现 | 小小金鱼草，庞大基因库

地球上目前已知的植物近40万种，其中，被子植物超过20万种，占到已知植物种类的一半以上。被子植物之所以能够在地球上如此兴盛，它们独有的繁殖器官——花朵，功不可没。这个特殊繁殖结构的出现不仅仅让幼嫩的受精卵得到更好的保护，更让动物和植物建立起新的合作关系，将地球生物演化推向了新的高峰。动物和植物不再是吃和被吃的关系，相互协作，协同进化，让动物和植物都有了崭新的颜色和结构。达尔文在《兰花的受精》一

探索发现 | 皮糙肉厚的恐龙也有敏感肌

鳞片是爬行动物的标配，恐龙作为爬行动物当然也是浑身长满了鳞片。直到20世纪末，中国辽宁省发现的化石证明，其实许多恐龙也是长羽毛的。长羽毛的恐龙貌似要比长鳞片的恐龙“高端”，但其实恐龙的鳞片中藏着不为人知的大秘密，皮糙肉厚的恐龙其实很敏感。功能强大的鳞片鳞片让脊椎动物摆脱了对于水的依赖，能够大踏步地向陆地深处进发。最早长出鳞片的动物出现于距今3.1亿年前的石炭纪时期，林蜥（Hylonomus

探索发现 | 当细菌遭遇纳米材料

在我们生活的世界上，细菌无处不在。大多数细菌都是可以与我们和平共处的，但也有一小部分致病细菌，比如大肠杆菌、葡萄球菌、链球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌和肉毒杆菌等，严重威胁着人类的健康。近年来印度、日本等国家出现的多种抗生素都无法杀死的“超级细菌”，如同在提醒我们，细菌并没有缴械投降。值得庆幸的是，纳米材料的出现为人类与细菌的新较量带来了希望。既古老又年轻的纳米材料纳米是长度计量单位，1纳米是十

探索发现 | 水陆两用巨无霸

AG600是中国首款大型水陆两栖飞机，由中国航空工业集团自主研发制造。其性能特点显著，速度快，起飞降落要求低，可以适应复杂的海洋气象条件，又比一般的反潜直升机在航程高度、滞空时间、战斗力以及改装潜方面都要强出很多倍。由于它体型庞大，用途广泛，因此它与大型运输机“运20”、大型客机“C919”并称为大飞机中的“三剑客”。江河湖海大挑战作为水陆两栖飞机，AG600要实现陆上飞行相对容易，但要像

科学微距 | 薄如蝉翼的手指纳米网传感器

贴在指尖的纳米网传感器可以记录很多精细动作近日，科研人员开发了一款超薄的压力传感器，这种传感器可以直接接触皮肤，感知手指和一些物体的接触方式，进而记录一些对医学和其他领域有用的数据。且这种传感器对于使用者本身的操作不会产生很大影响，不会影响皮肤敏感度和抓握力，而且坚韧耐磨。研究者还希望这款传感器可以应用于一些新奇的任务上，比如数字化记录手工艺人指尖的精细动作。记录手部运动和其他物理细节是颇

科学微距 | 新型原子钟：精确计时器

自从人类开始追踪时间的流逝以来，计时设备的精度就在不断提高。今天，原子钟的振动是科学家可以观察到的稳定的周期性事件，因此世界上目前最精确的计时器就是原子钟，这种精美的仪器使用激光来测量原子的振动。如果原子钟从宇宙诞生之初就一直在运转，到今天为止累计的误差也只有半秒。如果能有更准确的计时方法，那么可以帮助人类检测诸如暗物质和引力波之类的现象，科学家还可以开始回答一些令人费解的问题，例如重力对时间的流

科学微距 | 古老折纸技巧解决太空挑战

在太空旅行中，火箭科学家遇到的一个挑战是对燃料的管理。在1960—1970年美国太空计划的初期，研究人员试图开发圆形气球来储存和泵送液态氢燃料，但最终他们失败了。在太空低温的环境下，试图将液态燃料压入之时，气囊坚持不到5个使用周期就会破碎或泄漏。最后研究人员放弃了这项研究，转而依靠不太理想的推进剂管理设备。当前的系统使用金属板和表面张力原理来管理液体燃料，但是该系统速度较慢，只能输送出少量燃料，因

科学微距 | 数字

70 亿年默奇森陨石中的星尘颗粒是地球上最古老的固体物质，部分颗粒已有70亿年的历史，该陨石被认为是在恒星强化时期形成的。由于陨石并不是一天时间形成的，所以它们会在太空中游荡，体积会随着时间推移而逐渐增大。陨石成分包含恒星、超新星和其他地外天体碎片，目前专家推测默奇森陨石颗粒的历史可追溯至70亿年前。陨石会在太空中游荡默奇森陨石属于一种碳质球粒陨石类型，其成分包含2%的碳，这对陨

科学微距 | 声音

我们将围绕数学、物理等领域建设一批国家级的、科学的、前瞻性的科学研究基地，从基础研究，从国家的研究机构的强化，以及强化企业的战略科技力量，从整体上来提高国家创新集体的效益。 ——科技部战略规划司司长许倞在中央经济工作会议提出的2021年重点任务中，“强化国家战略科技力量”首次出现在了重点任务第一顺位。会议强调，要充分发挥国家作为重大科技创新组织者的作用，坚持战略性需求导向，确定科技

科学微距 | 趣闻

造型别致的恐龙家族新成员恐龙家族最近又增加了一位造型别致的新成员。这种在巴西发现的恐龙与美颌龙是亲戚，生活在1.1亿年前，身为恐龙体型却与鸡相近。它不仅背披鬃毛，而且肩部延伸出两对坚硬的长条状结构——这在以前的化石中从未发现过。研究人员推测，这可能是一只雄性壮年恐龙。它的鬃毛并不是真正的羽毛，而是原始羽毛，可由肌肉控制，可以膨开或收缩。由角蛋白形成的长条结构则可能用于求偶，或者用来恐吓敌人。

科学有科 | 人体微生态细菌来主宰

我们人类一直都关注自身健康，却长期忽视非常关键的部分——微生物对人体的影响。作为人类的共生体，人体菌落的改变往往预示着健康状况的变化。人体微生物群是寄居在人体内的微小细胞生物群落，人体和微生物群组成了一个“生态系统”。人体只有43%的细胞属于人类，而其他的部分则是由非人类组织的微生物细胞群组成——从荒漠般的皮肤表面，到嘴唇上的微生物部落，口腔内有微生物菌落的微型城镇，甚至每一颗牙齿都是独特的社

学海新知 | “佛系”的惰性气体

在元素周期表中，惰性气体属于0族元素。包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe），氡（Rn），由于在大气的化学组分中含量很少，故称为稀有气体。在日常生活中，这些稀有气体为人类带来了极大的方便。那么这些稀有气体的用途你了解多少呢？你知道它们是如何被发现的吗？让我们走近惰性气体的世界，挖掘它们的故事吧！空气中那些“冷漠的面孔” 空气是指大气层中的气体混合，因此空气属于混合物。

学海新知 | 自制桌面过山车

要说游乐场中最受欢迎的游乐设施是什么？那一定是过山车了！它时而驰向天空，时而驶入深渊，承载着全车人的惊呼，翻着跟头飞驰，风驰电掣般地越过一个又一个转弯，待到终于下了车，狂跳的心还要等好久才能重归平静。今天，我们就要借助科学的力量，来创造一辆“飞驰”在书桌上的过山车。实验材料硬质彩纸、胶带、剪刀、尺子、铅笔、硬纸板、玻璃弹球实验步骤构建直线轨道：用彩纸剪一条宽7.5厘米的长方形纸

艺术中的科学 | 活在手里的“火中雕塑”料器

料器，又称“玻璃器”，由中国传统玻璃制作工艺发展而来。它是由玻璃料棍按比例配以各种金属氧化物（铅、锌、铜、铝、镁等），经坩锅炉熔化，手工拉制而成的器皿或手工艺品。料器最早原为宫廷用品，皇宫里经常用它来仿制玉石、玛瑙、珊瑚等贵重宝石。随着时代进步以及工艺技术的提高，现如今，料器的品种已包括日用和装饰品，传统鸟兽首饰、花果、人物雕刻等1500余种。2008年，北京料器被列入国家级非物质文化遗产名录。

艺术中的科学 | 书香中的梅花

数九寒冬，皑皑白雪，百花中傲然绽放的，数梅花最有“姿态”。古往今来，文人墨客赞誉梅花的古诗词多不胜数。“墙角数枝梅，凌寒独自开”;“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”。那么，你了解梅花吗？你能分清楚梅花和蜡梅吗？让我们来一探究竟。梅花二三事在植物学中，梅（Armeniaca Mume）隶属于蔷薇科杏属，梅原产中国南方，具有花果兼用的特性，食用和观赏价值都很高。中国劳动人民应用梅的历

艺术中的科学 | 科幻怪物

对于一个从未接触过科幻作品的人来说，想要开启科幻世界的大门，十有八九会遇到层出不穷的怪物。怪物科幻由来已久，我们可以从远古神话或神怪小说中寻找到它的缩影。这些奇形怪状的生物是向壁虚构还是确有其事？它们的背后蕴含了多少科学知识？又有哪些不科学的瞎想呢？让我们一起去科幻电影里寻找答案吧！海怪 ——海洋现象的虚构体电影《极度深寒》中，在中国南海，一只巨大的海怪袭击了游轮。那是一种难以名状的怪物

兵器与谋略 | 血战长津湖

在抗美援朝的第二次战役期间，朝鲜境内发生了一场十分重要的战争，这就是著名的长津湖血战。长津湖是长津江向北在柳潭里和下碣隅里之间形成的一个湖泊，为朝鲜北部最大的湖泊。1950年秋，以美军第十军为首的7万“美韩联军”，正气势汹汹地朝着长津湖地区进军，志愿军也出动了第九兵团上前迎敌。当时第一次战役刚结束不久，“美韩联军”意图迅速集中全部侵略部队，发起一次在12月25日圣诞节前能“结束朝鲜战争的总攻势”的

行知天下 | 大有来头的故宫瑞兽

新的一年来临了，故宫里的瑞兽祝愿大家新年吉祥如意！作为中国优秀建筑文化和艺术的代表，故宫古建筑不仅有着优美的造型和精湛的技艺，而且点缀着形态各异、造型丰富的瑞兽造型。瑞兽之意简言之，就是象征吉祥之兽，它们在明清时期是帝王表达消灾驱邪、迎祥纳福等美好愿望的体现，在今天成为我们了解中华优秀传统文化的重要内容。在充满喜庆氛围的节日里，我们以狮子、大象、鹿、猫、狗等动物为例，一起学习故宫瑞兽所蕴含的丰富科

行知天下 | 阿拉善大漠天池科考记

是谁鞠一捧圣水浇灌出绿洲，是谁将一面铜镜遗落在戈壁大漠，成为长生天亘古的念想，让一池碧水盛满了蓝天白云;这是巴丹吉林沙漠身边的海子，在戈壁沙漠深处独自修行，亿万千年面壁图破壁，普度万千生灵……一般来讲天池是由冰川、火山等地质作用形成于高山中或山顶的淡水湖，亦称天池。天池中的“天”字既指湖泊的位置相对很高，又指其天然成因，而本文中的天池则位于大漠边缘。 2020 年的9 月，科考队在对阿拉善沙漠世

生活解码 | 病原体阻击战

说起消毒，你会想起什么？是医院刺鼻的消毒水气味？还是冰凉的酒精带来的刺激感？抑或是那带着赛博朋克气质的紫外线灯？如果只是这些，你就错了，或者说，是把消毒给妖魔化了。我们难以想象的是，消毒这个概念，几乎贯穿了人类历史，甚至无时无刻不伴随着我们的生活。清洗擦拭消毒随手GET 说起清洗消毒我们可能想起很多，比如酒精擦拭。但是，最有效、最便捷的消毒方式，是洗手。曾经，医生们是不洗手的！直到19

科学起航 | 黄旭华：深潜30载，铸就“地下长城”

黄旭华（1926年3月12日出生），中国工程院院士，船舶制造、核潜艇研究设计专家。中国第一代鱼雷核潜艇和战略导弹核潜艇的总体设计主要负责人，为中国核潜艇事业的发展做出了重要贡献。在新中国成立70周年前夕，党和国家授予他“共和国勋章”的荣誉称号。隐姓埋名，热血报国 1926年，黄旭华出生在广东省海丰县。他的母亲是一位乡村医生，受母亲影响，从医一直是他的志向。然而，黄旭华小学毕业之际，正值侵

青春密语 | 家，是爱的学校

在这个世界上，有一个非常特别的地方，无论我们的年龄多大、走得多远、过得如何，都会忍不住地牵挂和向往。无论外面的风景多么精彩、热闹和美丽，都抵不过它的温暖和独特，它最能触及与牵动每个人内心深处最真切的情感，它便是我们的“家”。有人说“家”是温暖的避风港、坚强的后盾、永远的心灵加油站、力量的来源、最熟悉的味道……虽然有着太多关于“家”的美好形容，但每个人记忆和感受中的“家”却又是那样的独一无二和滋

漫话科学 | 看嫦娥“五姑娘” 月球“挖土”

嫦娥五号承担了中国迄今为止极为复杂的航天任务之一，它从发射入轨到返回器再入回收，总共经历了11道关卡：包括发射入轨，地月转移，近月制动，环月飞行，着陆下降，月面工作，月面上升，交会对接与样品转移，环月等待，月地转移和再入回收。要想在天外“过关斩将”，专家们为嫦娥五号解锁了多项新技能。 2020年12月1日 23时11分，嫦娥五号成功在月球正面风暴洋的吕姆克山以北地区着陆（月球正面西经51.8

漫话科学 | 真正的“老北京”

提起史前北京人，我们常说的就是北京市房山区周口店发现的北京人，因为他们的脸型比较接近猿猴，过去经常被称为北京猿人。由于他们的其他部位已经和现代人类非常接近，走路姿势也与现代人差不多，不会像猩猩一样摇摇晃晃地行走，在分类学上属于直立人。目前的主流观点是：现存的人类都起源于非洲，北京人作为本土的古人类，被走出非洲的人类祖先消灭或同化。北京人生存在距今70万年至20万年间，已经会用火和石器了。但是北

科幻空间站 | 豹

飞机上邂逅中航波音777客机正航行在北京-雅典的航线上，高度15000米。从舷窗望去，外边是一片淡蓝色的晴空，脚下很远的地方是凝固的云海，云眼中镶嵌着深蓝色的地中海。头等舱里走出一个老人，面目清癯，银发，穿一身剪裁得体的藏蓝色西服，细条纹衬衣，淡蓝色领带，举止优雅，目光十分锐利。他径直朝一名中年男子走过去，微笑着俯下身：“如果我没有看错，您就是著名体育记者费新吾先生吧。” 费新吾赶忙起身

科幻空间站 | 微人

公元9012 年，地球战争。南美洲西侧的加拉帕戈斯群岛上，一场世界决战即将爆发。经过长达一个世纪的战争，地球上如今只有这片荒岛上的资源未被占领。天空是蓝色的，浅滩上聚集着红色的火烈鸟。恺撒已经不想再等了，饥饿使他感到乏力与困倦。他是七年前北美洲大战的俘虏。他知道，离自己回家的日子已经不远了。只要战胜这片群岛上的类闪米特人，全球将会统一，会成为一个强大的国家。而现在，他正在密闭的军事舱中等待

科幻空间站 | 终极改造：来自“新人类”的挑战

科技的发展日新月异，科幻走进现实的案例越来越多，机器人、基因技术的发展让“新人类”进入人们的生活，但是我们真的准备好了吗？本期科幻空间站为大家带来《豹》和《微人》两篇文章，在人类与非人类的较量中，深刻探讨一下未来“新人类”带来的挑战。人类作为一个独立的物种，从猿类进化到现在不过百万年的历史。而真正建立起超出自然生态的人类社会文明也只是最近一万年的事情。但仅仅就在这极其短暂的一万年时间里，人类对

编读互动 | 微生物世界

大千世界，无奇不有。世界上不仅有像蓝鲸一样的庞然大物，还有一些肉眼看不见的微小生物。工具是人类器官的延伸，1673年荷兰科学家安东尼·列文虎克利用能放大50～300倍的显微镜，清楚地看见了细菌和原生动物，他的发现首次揭示了一个崭新的生物世界——微生物世界。微生物对人类最重要的影响是导致传染病的流行。人类疾病中有50%是由病毒引起的。在历史的长河中，人类与其的斗争也从未停止。在疾病的预防和治疗方

编读互动 | 搭乘微生物的指甲“列车”

在微生物世界存在着许许多多这样的“列车”，就比如你的指甲。它们温暖而潮湿，有着光滑且半透明的“挡风镜”，以及柔软又舒适的地板，简直再舒适不过了。 “列车”的第一站是 “黑树森林”——人类的头皮地带。 “列车”经过层层黑发，终于抵达站点。继而迎来了第一批客人——头皮屑中的葡萄球菌，这些微生物们会挤进指甲“列车”的深处，找个“座位”坐下随着车子踏上路途。之后指甲搭乘“列车”又去到了身体的各个角