布里斯托大学专家报告说,计算机模拟表明我们的星球可能面临一场大规模灭绝,这将消灭所有哺乳动物。
他们表示,此时地球上仍然存活的任何生命形式都必须应对 104°F 至 158°F(40°C 至 70°C)的温度。
但他们的计算没有考虑燃烧化石燃料和其他人造来源产生的温室气体排放——因此我们的灭亡可能会更早。
这将是自大约 6600 万年前恐龙灭绝以来的第一次大规模灭绝,当时地球被巨大的太空岩石灾难性地撞击。
即使没有排放二氧化碳的化石燃料的影响,极端高温也可能在遥远的未来消灭人类和哺乳动物
科学家揭示地球将面临大规模灭绝的日期
超级大陆及其形成方式
地球构造板块以每年几厘米的速度绕地球移动。
每隔一段时间,它们就会聚集在一起,合并成一个超级大陆,在分裂之前会存在数亿年。
然后板块会发散或分离,并相互远离,直到它们最终(又过了 4 亿到 6 亿年后)再次聚集在一起。
这项新研究由布里斯托大学地理科学学院高级研究员 Drs 领导。
“遥远的未来前景似乎非常黯淡,”法恩斯沃斯博士说。
“二氧化碳水平可能是现在的两倍。
“人类和许多其他物种都会死亡,因为他们无法通过汗水带走热量来冷却身体。
据研究人员称,2.5亿年后,地球上所有的大陆将一起移动,形成一个被称为地球的超级大陆。
地球的陆地将形成一个甜甜圈形状,中间是内陆海——曾经强大的大西洋的剩余部分。
与此同时,周围的太平洋将占据地球表面的大部分。
这只是板块构造聚集后地球超级大陆可能是什么样子的一种可能的预测。
无论具体的排列如何,科学家们确信地球上的大陆将慢慢合并,形成一个炎热、干燥且基本上无法居住的大陆。
插图显示了今天的地球地理(左)和 2.5 亿年后地球的预期地理,届时所有大陆都会汇聚成一个超级大陆(盘古大陆)
图像显示了地球和预计的超级大陆 2.5 亿年来最温暖的月平均气温(摄氏度),当时几乎所有哺乳动物都在挣扎求生
人类有5次差点灭绝
将大陆连接在一起的地壳构造过程将导致更频繁的火山喷发,从而产生大量二氧化碳(CO2)释放到大气中,进一步使地球变暖。
除此之外,还有另一种鲜为人知的全球变暖形式——太阳的自然增亮,它正在稳步使地球变得越来越热。
法恩斯沃斯博士说:“新兴的超级大陆将有效地造成大陆效应、更热的太阳和大气中更多二氧化碳的三重打击,从而增加地球大部分地区的热量。”
“结果是哺乳动物没有食物和水,环境恶劣。
“40 至 50 摄氏度的大范围气温,甚至每天更严重的极端天气,再加上高湿度,将最终决定我们的命运。
在这项研究中,科学家们使用计算机气候模型来模拟温度、风、雨和湿度的趋势。
为了估计未来的二氧化碳水平,该团队使用了构造板块运动、海洋化学等模型来绘制二氧化碳输入和输出图。
研究人员强调,他们没有考虑燃烧化石燃料产生的二氧化碳排放,这通常被认为是当今气候变化的最大原因。
图为如果所有大陆聚集在一起形成盘古大陆,未来2.5亿年地球的月平均表面温度
新的计算没有考虑燃烧化石燃料和其他人造来源的温室气体排放——我们的灭绝日期可能会更早
他们估计,二氧化碳浓度可能会从现在的百万分之 400 (ppm) 上升到数百万年后的水平。
“当然,这是假设人类将停止燃烧化石燃料,否则我们会更快看到这些数字,”利兹大学的合著者米尔斯教授说。
研究结果表明,只有8%至16%的土地适合哺乳动物生存,但所有哺乳动物物种很可能都将被消灭。
法恩斯沃斯博士告诉路透社:“一些特殊物种可能会幸存下来,但无论如何,这仍然是哺乳动物的大规模灭绝。”
更糟糕的是,超级大陆将主要位于炎热、潮湿的热带地区,因此地球的大部分地区可能面临比许多哺乳动物物种更高的温度。
法恩斯沃斯博士补充说:“我们无法预测人类会存在多久,但如果我们假设我们能持续那么久,那么这样的未来世界将不适合我们居住。”
这位学者表示,如果我们建造“空调、环境受控的避难所”,我们也许能够生存。
“但我们可能还必须建造其他设施来适应粮食生产超级人类科技,”他说。
人类的另一个希望是在其他太阳系的其他行星上形成文明,但这目前只是科幻小说中的内容。
法恩斯沃斯博士说:“(生存)将完全取决于我们逃离这个星球的能力,如果不能,则取决于我们使用地球工程解决方案来管理气候的能力。”
该研究今天发表在《自然地球科学》上。
气候变化确实是我们的错:超过99.9%的研究认为全球变暖主要是由人类造成的
一项新的研究显示,全球变暖是我们的错,该研究分析了数以万计的气候变化论文,发现超过 99.9% 的论文都同意这一观点。
纽约伊萨卡康奈尔大学的专家审查了 2012 年至 2020 年间发表的总计 88,125 项研究,以了解其中有多少研究将人类活动与气候变化联系起来,并寻求就此主题达成共识。
它以 2013 年的一篇论文为基础,该论文分析了 1991 年至 2012 年间发表的所有气候科学论文,发现了 97% 的共识。
作者马克·莱纳斯 (Mark Lynas) 表示:“我们几乎可以肯定,目前共识已超过 99%。”他表示,关于人类引起的气候变化的讨论已经“结案”。
随后,达特开始让汤森将发现的所有其他灵长类化石寄给他。 那年年底,当他准备参加朋友的婚礼时,他收到了一个大盒子,里面装着化石样本,这让他大吃一惊,差点错过了朋友的婚礼。 该标本由两部分组成:正常颅腔模型(保留大脑轮廓的内脑化石模型)和匹配的面部头骨,包括眼窝、鼻子、下巴和牙齿。 达特立即注意到这是一种已灭绝的巨猿化石,而不是猴子。 从牙齿的结构来看,这只巨猿很可能是在六岁左右死亡的。 脊髓和头骨之间的关节特别向前,表明这是一个直立行走的个体。 颅腔的结构比同龄的非人类动物要大,其表面也呈现出人类大脑的特征。 经过进一步研究,达特得出结论,这是现代人类未知祖先——南非猩猩的化石。
最初,科学界普遍对达特的发现表示强烈怀疑。 如果这个“城镇小子”(化石的昵称)确实是远古人类,那么他的大脑应该更大。 他的头骨确实比同时期的大猩猩大,但也大不了多少。 而且,当时人们普遍认为人类的祖先在亚洲,而不是非洲。 达特于 1925 年出版的“小得可笑”的标本插图以及它们所在位置的证据几乎没有什么用处。 最终,直到这些专家亲眼看到了“唐真孩子”,一些类似的发现逐渐浮出水面,大家的态度才开始慢慢转变。 20世纪50年代,人类学家曾承认“城镇小孩”确实是猿,并认为大脑大小并不是判断其是否为人类的唯一标准。 对人类大脑进化做出杰出贡献的佛罗里达州立大学人类学教授迪安·法尔克称“镇子之子”是“二十世纪类人猿发现史上最重要的发现之一”。 ”
在接下来的几十年里,古生物学家不断挖掘和比较其他头骨化石和颅腔模型,记录了人类进化中最戏剧性的转变。 我们可以称之为“大爆炸”。 人类、倭黑猩猩和非洲黑猩猩在六到八百万年前就从他们的共同祖先中分化出来。 在接下来的几百万年里,早期人类的大脑并没有比我们的猿类祖先和近亲的大脑长得明显更大。 然而,从大约 300 万年前开始,古代人类的大脑经历了惊人的扩张和发展。 当我们人类这个物种在20万年前出现时,人类大脑的大小从最初的350克增加到1300克。 人类大脑在三百万年的快速发展过程中,仅就大脑大小而言,就比进化了六千万年的灵长类祖先还要大四倍。
化石证实了“大爆炸思维”。 但他们没有告诉我们人类的大脑如何以及为何生长得如此之快、如此之大。 当然,有很多理论可以解释这种快速发展的原因:日益复杂的社交网络、使用工具并相互协作的集体文化、适应恶劣和变化的气候条件,所有这些都是进化的压力。 我们进化出更大大脑的原因。
虽然这些可能性很有趣,但测试起来却极其困难。 然而,在过去的八年里,科学家们也开始回答人类大脑“如何”扩展的问题,即它如何在细胞水平上增加尺寸,以及人类如何在生理上重组大脑以适应尺寸和能量。 消费翻倍。 杜克大学进化生物学家雷说:“到目前为止,这都是猜测,但我们最终可以借助工具寻找线索。” “发生了哪些突变,它们是如何发生的?我们开始寻求答案,并对这个过程的复杂性有更深入的了解。”
人类大脑有何独特之处?
一位科学家特别改变了研究人员测量大脑的方式。 她没有采用传统的测量大脑质量或体积来评估智力的方法,而是专注于计算大脑的组成部分。 在里约热内卢大学生物化学科学实验室,像往常一样,大脑被溶解在细胞核悬浮液中(细胞的基因控制室)。 每个神经元都有一个细胞核,通过用荧光分子标记细胞核并测量染色情况,可以确定脑细胞的精确数量。 她将这种方法广泛应用于哺乳动物的大脑,她的测量结果表明,与长期以来的怀疑相反,较大的哺乳动物大脑并不总是有更多的神经元,它们的分布方式也不相同。 不一样。
人脑共有860亿个神经元,其中690亿个位于小脑,小脑是大脑后部神经密集的区域,用于协调身体的基本功能和活动; 大脑皮层中有160亿个神经元,这是大脑的冠状区,在这里产生最复杂的思维和灵感,例如自我意识、语言、解决问题和抽象思维; 脑干中还有10亿个神经元,并延伸至大脑的核心。 相比之下,大象的大脑是我们大脑的三倍,其小脑中有 2510 亿个神经元负责管理其庞大且功能丰富的躯干,而大脑皮层中只有 56 个神经元。 数十亿个神经元。 单独考虑大脑的大小或体积会掩盖这些重要的差异。
– 根据您自己的研究推断:灵长类动物已经进化出一种方法,可以比其他哺乳动物在大脑皮层中容纳更多的神经元。 与大象和鲸鱼相比,类人猿体型虽小,但大脑皮层的神经元却密集得多。 猩猩和大猩猩有 90 亿个皮质神经元,黑猩猩有 60 亿个。 人类拥有所有类人猿中最大的大脑,因此我们的大脑皮层拥有多达 160 亿个神经元。 事实上,人类似乎是地球上所有物种中拥有最多皮质神经元的。 “这是人类和非人类大脑之间最明显的区别,” – 说,所有这些区别都在于结构而不仅仅是大小。
人脑的超高能量消耗也是其特点之一。 虽然大脑只占体重的2%,但人的大脑在休息时消耗的能量却高达人体总能量的20%。 相比之下,黑猩猩的大脑只消耗一半的能量。 研究人员长期以来一直想了解身体如何适应和维持这个极其耗能的器官。 1995年,人类学家、进化生物学家彼得提出的“能量消耗组织假说()”或许能够回答上述问题。 基本逻辑很明确:人类大脑的进化需要代谢平衡。 为了让大脑生长,另一个器官——大肠也必须收缩,而原本应该流向后者的能量最终却流向了前者。 有证据表明灵长类动物的大脑较大,肠道较小。
几年后,人类学家认为烹饪的发明对人类大脑的进化至关重要。 煮熟的软食物比生的硬食物更容易消化,从而减少胃肠道的工作量并产生更多的热量。 也许学习烹饪可以让你的大脑变得更强,但会牺牲你的大肠。 由于黑猩猩比人类强壮得多,其他研究人员也提出了大脑和肌肉之间类似的权衡。
总的来说,这些现代解剖学假设和观察是令人信服的,但它们是基于数百万年的生物进化。 为了确定发生了什么,为了了解使大脑如此迅速进化的生理适应,我们必须进一步超越身体并深入基因。
基因如何构建大脑?
大约 80 年前,雷和他的同事开始研究影响葡萄糖作为能源进入细胞的基因库。 一种基因在脑组织谱系中最活跃,而另一种基因在肌肉中最活跃。 如果人类大脑的大小需要脑组织和肌肉之间的代谢平衡超级人类科技,那么这些基因在人类和黑猩猩中的表现就会有所不同。
雷和他的团队收集了死者和黑猩猩的大脑、肌肉和肝脏组织,并试图测试每个样本中基因的活性。 当细胞“表达”基因时,它首先将 DNA 转录成信使核糖核酸 (mRNA) 序列,然后形成氨基酸链以形成蛋白质。 根据不同mRNA的变化程度,可以测量特定组织中某个基因的活性。
为了测量不同 mRNA 的相对丰度,Wray 的团队从这些组织中提取了大量 mRNA,并将其多次扩增。 他们发现,人类脑组织中中枢脑葡萄糖转运基因的活性比黑猩猩高3.2倍,而黑猩猩中枢肌肉基因的活性比人类高1.6倍。 然而,这两个基因在人类和黑猩猩的肝脏组织中同样活跃。
鉴于人类和黑猩猩的基因序列几乎相同,一定有其他东西可以解释它们不同的行为。 雷和他的同事发现了基因调控序列(促进或抑制基因活性的 DNA 片段)之间的显着差异。 调节人类肌肉和大脑中葡萄糖转运的基因序列更有可能是累积的而不是偶然的,这表明这些区域经历了加速进化。 换句话说,强大的进化压力迫使人类基因调控序列以某种方式减少肌肉的能量供应,增加大脑的能量供应。 基因以化石无法阐明的方式证实了能量密集型组织假说。
去年,日本冲绳科学技术研究所的计算生物学家 Kasia Bozek 发表了一项类似的研究,从不同的角度研究新陈代谢。 除了观察基因表达之外,博泽克和同事还分析了代谢物水平,包括不同的小分子,如糖、核酸和神经递质。 许多代谢物是新陈代谢或生产所必需的。 不同的器官有不同的代谢途径,具体取决于正在做什么和需要多少能量。 一般来说,亲缘关系较近的物种比亲缘关系较远的物种具有更相似的器官代谢水平。 例如,博泽克发现人类和黑猩猩的肾脏代谢途径非常相似。 但黑猩猩和人类大脑中的代谢水平比根据典型进化率预期高出四倍。 肌肉代谢水平比预期高七倍。 博泽克说,因此,即使在基因水平上没有很大差异,在代谢水平上也有很大差异,而且不仅仅是两三个突变能让你的大脑突然变大。
博泽克和他的同事随后挑选了 42 个人,其中包括大学篮球运动员和职业攀岩运动员,与黑猩猩和猕猴进行力量测试。 所有灵长类动物都必须携带重物才能将滑动书架拉向它们。 黑猩猩和猕猴的体型和体重是人类的两倍。 不知道为什么会出现这种情况,但这可能是因为它们的肌肉携带了更多的能量,使得这些灵长类表亲比我们的肌肉更发达。 博泽克说,与其他灵长类动物相比,我们失去了为大脑提供更多能量的肌肉力量。 但这并不意味着我们的肌肉天生就较弱,这只是由于新陈代谢的差异所致。
与此同时,沃里咨询了他的杜克大学同事、胚胎大脑发育专家黛布拉,并开始了一项开创性的实验。 他们不仅需要识别与我们大脑进化相关的基因突变,还需要将这些突变插入实验室小鼠的基因组中并观察结果。 说,这是以前从未尝试过的。
首先,他们扫描了基因数据库中的人类进化加速区(HAR),这是所有脊椎动物中相似但在人类中发生突变的 DNA 调控序列。 他们决定把重点放在 HARE5 基因上,该基因似乎控制着大脑发育。 与黑猩猩不同,人类 HARE5 基因由 16 个 DNA 序列组成。 Wary 将黑猩猩 HARE5 基因复制到一组小鼠体内。 作为对照,另一组小鼠拥有人类 HARE5 基因的副本。 然后他们观察了小鼠胚胎的大脑是如何发育的。
经过九天的生长,小鼠胚胎开始形成大脑皮层,即与最复杂的心理功能相关的大脑折叠表层。 第 10 天,人类 HARE5 基因在幼鼠大脑中比猩猩更活跃。 最终,移植了人类基因的小鼠的大脑体积比猩猩大了12%。 进一步的实验表明,HARE5基因将一些胚胎脑细胞分裂和增殖的时间从12小时缩短到9小时。 携带人类 HARE5 基因的小鼠大脑能够更快地产生新神经元。
这项研究实际上在 10 年前就已经可能实现,但我们还没有对整个基因组进行测序,我说,这真的很令人兴奋。 但她也强调,需要大量研究才能完全回答人脑如何变异。 我们不能仅仅依靠一两个基因的突变来解释整个大脑。 那绝对是错误的。 我们可能在进化规则的某些方面获得了许多微小的变化。
雷对此表示同意:“这不仅仅是一两个基因突变,然后繁荣!你的大脑进化得很快。随着我们对人类和黑猩猩之间的变化了解得更多,我们意识到这是许多基因共同作用的结果,每个基因都有自己的贡献……我们已经触及了这扇门。大脑的进化是如此晦涩而微妙。”
大脑和身体
尽管人类大脑的扩张长期以来一直是个谜,但其重要性却从未受到质疑。 研究人员一次又一次地将人类远超人类的智力归因于大脑的进化。 最近对鲸鱼和大象的研究表明,体型并不是一切,但它确实是一个重要方面。 我们比类人猿拥有更多的皮质神经元,并不是因为我们的大脑更密集,而是因为我们能够进化出足够大的大脑来容纳所有这些额外的细胞。
但过于沉迷于自己的大脑是有危险的。 诚然,高智力需要大脑有更多的神经元,但仅此还不够。 想象一下,如果海豚有手会是什么样子。 海豚非常聪明。 他们已被证明具有自我意识、协调和计划的能力以及基本的语言和语法。 但与巨猿相比,它们对于原材料的操控能力较差,能力受到严重限制。 由于它们只有鳍,海豚永远无法进入石器时代。
同样,我们知道黑猩猩和倭黑猩猩可以理解人类的语言,甚至可以使用触摸屏发出一些简单的句子,但它们的声道无法发出清晰可辨的音节。 相比之下,一些鸟类的声道结构可以让它们完美地模仿人类的语言,但它们的大脑太小,无法掌握复杂的语法。
无论人类的大脑发展到什么程度,或者需要多少能量来提供它,如果我们没有合适的身体,那都是没有关系的。 三个特别重要的适应与我们整体智力的提高有关:直立行走,这使我们能够腾出双手来制作工具、使用火和狩猎; 我们的双手的灵巧程度远远超过任何其他动物; 以及合适声道的发展 让我们说话和唱歌。 人类的智慧不仅仅是某个器官进化产生的,不管它有多大; 我们体内不同器官的进化,无意间产生了共同的作用,促进了智慧的发展。 尽管我们仍然痴迷于大脑的大小,但事实上,我们的智力总是远远超过大脑的容量。
出自,作者 Jabr, Heart 编译制作。