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歡迎收看一周科技。雨滴會把蝴蝶砸壞嗎？科學家們認真觀察了高速水滴擊中這些昆蟲翅膀的瞬間。

變色龍

本周在《科學進展》的一項研究中，科學家們展示了一種神奇的3D打印墨水：利用同一種墨水配方，就能打印出豐富多彩的顏色[1]。

利用這種“多彩墨水”打印的變色龍圖案 | Diao Research Group

這些顏色不是來自色素，而是結構色。這種“墨水”的關鍵成分是一種長著毛刷狀結構的嵌段共聚物，隨著墨水溶液的蒸發，這些聚合物分子能夠自發地形成有序排列的層狀微結構，這些微結構與光線相互作用，結構色就這樣誕生了。

通過改變溫度與打印速度，可以讓墨水形成的微結構尺度發生變化。因此，同樣的墨水在不同的打印條件下就能產生不同的顏色。利用這種技術，研究者們實現了對應波長403-626nm的豐富色彩呈現。

飛濺

為什么蝴蝶在飛行的時候不會被雨淋壞？來自康奈爾大學的研究人員分析了高速水滴對羽毛、樹葉以及蝴蝶、蛾子等昆蟲翅膀的沖擊。他們發現，這些生物表面上的微結構不僅能夠防水，還可以讓擊中它的高速水滴迅速碎裂散開，從而在雨中起到保護作用[2]。

高速攝影：水滴擊中一只蛾子的翅膀 | Seungho Kim et al

這些微結構由微米級的小凸起與納米級的蠟質疏水層組成。在它們的共同作用下，可以極大減少雨滴的沖擊。雨滴下落速度可以達到10米/秒，擊中蝴蝶翅膀的威力相當于一個保齡球從天上掉下來砸在人身上，因此翅膀上的疏水層對蝴蝶的生存至關重要。這些表面結構還減少了翅膀與冰冷雨滴的接觸時間，可以避免失溫。它也有望為飛機機翼除冰涂料等材料的設計提供靈感。

女被試

長期以來，生物醫學研究存在著性別偏倚問題：無論實驗動物還是人類受試者，研究對象往往是男性/雄性居多。這樣得出的研究結論可能會不適用于女性，在醫療等方面產生現實的負面影響。

動物與人類實驗都經常出現女性/雌性被試不足的問題 | 圖蟲創意

而最近發表于eLife的研究顯示，這一問題正在得到改善[3]。該研究調查了9個生物學科領域2019年發表于34個學術期刊上的研究論文，并將數據與2009年的調查進行了比較。結果顯示，2019年論文中有49%同時納入了兩種性別的研究對象，而在10年前，這一數字只有28%。不過即使如此，現狀依然不夠理想——例如很多研究雖然均衡了實驗對象性別，但并沒有對可能的性別差異進行專門分析。

紅樹林危機

紅樹林是重要的生態系統，它可以保護海岸線，免受風浪的侵蝕；同時為海洋生物提供庇護，減少大氣中的二氧化碳。然而，《科學》上的一項研究表明，由于海平面上漲過快，紅樹林可能也會在未來幾十年面臨危機[4]。

紅樹林 | Kerrylee Rogers/University of Wollongong

研究者回顧了7000～10000年前的紅樹林數據。在這段時間，海平面的上漲速度從每年超過10毫米逐漸放緩，而紅樹林也開始擴張。結果發現，只有當海平面的上升速度低于每年6.1毫米時，紅樹林才能夠生長。

由于全球氣候變暖，海平面的上漲速度正在增加，已經從20世紀的平均每年1.8毫米，增加至最近的每年3.4毫米。研究者預計，在未來30年，全球海平面很可能會累積到以每年6～7毫米的速度上漲；即使我們能夠成功控制溫室氣體的排放，直到本世紀末，上漲速度也可能會超過閾值。這意味著，到時候的紅樹林很可能無法存活，更無法為我們提供保護。

保護殼

英國巴斯大學的研究者們為疫苗設計了一種二氧化硅保護外殼。經過這種處理之后，原本怕熱的疫苗成分在經過常溫保存甚至加熱之后依然能夠保持活性。

Asel Sartbaeva/University of Bath

這種為蛋白質包上硅保護殼的技術兩年前首次在實驗室中實現，它能夠幫助蛋白質維持結構，避免受熱失活。而這一次，研究者在動物身上初步測試了這種技術對疫苗效果的保護作用[5]。結果顯示，在經歷常溫儲存甚至加熱之后，用“保護殼”技術處理過的疫苗成分免疫原性依然不受到損害——也就是說，它們成功地在小鼠體內引發了與原始疫苗相似的免疫反應。

研究者估計，這種技術有望在未來五到十五年投入應用。如果最終能夠投入使用，它將使難以維持冷鏈運輸的偏遠、貧困地區受益，幫助這些地方的兒童改善健康。

參考文獻

[1] https://advances.sciencemag.org/content/6/24/eaaz7202

[2] https://www.pnas.org/content/early/2020/06/05/2002924117

[3] https://elifesciences.org/articles/56344

[4] https://science.sciencemag.org/content/368/6495/1118

[5] https://www.nature.com/articles/s41598-020-65876-3

作者：麥麥，矩陣星，窗敲雨

原標題：《高速水滴砸向蝴蝶翅膀，猜猜是誰碎了？丨一周科技》

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