这些研究打破砂锅问到底：“脑洞”大开 “玩转”科普
中青报·中青网记者 李剑平
蚊子为什么专门叮咬人？“婴儿香”为何可人、甜蜜？蜘蛛会操纵“网恋”诱骗萤火虫？
这些问题是国内外一群科学家提出来的，他们对日常生活充满好奇心。
近日，这群科学家及其团队被请到浙江省杭州市西湖体育馆颁奖台，被授予2024菠萝科学奖。今年的奖项主题是“打破砂锅问到底”，现场1800余名观众和线上观众，共同分享一场科学家们脑洞大开、寻找科学奥秘的科普盛宴。
小宝宝为何有“婴儿香”？
为人父母都有这样的体验，把鼻子放在小宝宝的脸蛋或头上，能闻到一种特殊的奶香味，让人感到温馨舒适，甚至忍不住多闻几下。这种香味被称作“婴儿香”，到底是婴儿的真实体味，还是父母因为喜欢小宝宝产生的心理效应？获菠萝科学奖化学奖的德国埃尔朗根-纽伦堡大学哈比尔·海伦妮·洛斯团队，揭开了这个谜团。
他们找到一些年龄在3岁以下婴幼儿、14岁至18岁青少年作为研究对象。为收集他们的气味，科学家让婴幼儿穿上棉质睡衣，青少年则在腋下放置一块棉垫过夜，接下来请志愿者对这些气味进行鉴别。志愿者们在闻过婴幼儿的气味样本后，纷纷表示闻到“紫罗兰花香”“香氛”的味道，这个判断符合人们对婴儿气味的普遍印象。相比之下，志愿者们形容青少年的体味，带有“汗液、尿液和麝香”的气息。
哈比尔·海伦妮·洛斯研究团队还通过化学物质分析发现，这种差异背后涉及皮脂腺和大汗腺的活跃程度。婴幼儿的皮肤和汗腺未完全发育。可随着年龄增长尤其进入青春期后，青少年体内荷尔蒙变化显著，皮脂腺和大汗腺的活动增强，体味会发生变化甚至产生一些较为浓烈的气息。
英国杜伦大学贝扎·乌斯顿等人研究胎儿对甘蓝等食物味道的反应，则获得本届菠萝科学奖医学奖。科学研究发现，孕妇吃饭时，食物的味道能少量进入到羊水之中。胎儿喜欢什么味道？贝扎·乌斯顿和同事对这个问题产生浓厚的兴趣。
借助孕检中常用的四维超声波扫描，贝扎·乌斯顿团队邀请近100名怀孕在32周到36周的孕妇参加，胎儿已经能做出不同的表情。他们准备三种含有蔬菜干粉胶囊，分别是胡萝卜、羽衣甘蓝、不含味道的食物粉末。每一颗胶囊都相当于50克新鲜蔬菜，孕妇们吃下20分钟后观测发现，吃下无味胶囊的孕妇，胎儿没什么反应；吃下胡萝卜胶囊的孕妇，有些胎儿嘴角会上扬，表情接近笑容；吃下羽衣甘蓝胶囊的孕妇，胎儿的嘴巴紧闭，嘴角下垂。
贝扎·乌斯顿等科学家不仅观察判断胎儿的好恶，还记录胎儿嘴角等表情肌的运动。经过数据分析发现，胎儿不仅能品尝到食物的味道，还对不同的食物有明显的偏好。对气味与口感研究的还有中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所江雷团队。他们借助科学实验，找出酒精浓度、温度对人的口感影响，被授予菠萝科学奖有知有味奖。
在精密仪器的观察下，江雷院士团队发现，乙醇和水不是简单地混合在一起，而是形成一种乙醇－水分子团簇。在温度低时，分子呈现出一种四面体结构；温度高时，分子就会形成链状，准确测出了不同温度下分子状态的图谱。这项研究给品酒师、酿酒师提供科学的依据与帮助。
蜘蛛搞起“网恋”杀猪盘
今年一篇由研究萤火虫、蜘蛛专家合作发表的论文，揭示了节肢动物行为的复杂性，即蜘蛛会操纵并利用猎物萤火虫的物种求偶信号，搞起“网恋”杀猪盘，把猎物骗进来杀熟。这项由华中农业大学付新华教授团队与湖北大学李代芹、张士昶教授团队合作研究的成果，获得菠萝科学奖生物学奖。
这个“网恋”操盘手是大腹园蛛，受害萤火虫则是边褐端黑萤。当大腹园蛛捕获一只雄性边褐端黑萤时，它们通常不会直接吃掉，而是用少量蛛丝将它包裹起来，在发光器上叮咬并注入毒液，然后放在蛛网中央。经过这种“手术”的雄性萤火虫，两节发光器中只剩一节能够工作，远远看上去像一只雌性。
于是，不断有雄性萤火虫收到“雌性”的约会信号，落在对方身边才发现是一张大蜘蛛网，跌入温柔陷阱一命呜呼。
这项研究实验是围绕大腹园蛛和边褐端黑萤进行的。到目前为止，科学家已经发现多种结网型蜘蛛，会针对雷氏萤、黄缘萤、武汉萤、黄脉翅萤等多种萤火虫，展开这种“网恋”诱骗。这些萤火虫的共同特点是，雄性会飞、雌性不会飞的物种。那些雌雄都会飞的萤火虫，就可以免受这种骗局的伤害。
蜘蛛是怎样发现这种诱捕方式，又如何在群体中流传开来？是演化筛选出的先天习性，还是后天习得的技能？科学家们还在进一步探索。不过，对于蚊子为什么专门叮咬人的问题，美国普林斯顿大学赵志磊等人则找到了科学答案。
赵志磊和同事为找到蚊子闻香识人的秘密，徒手喂蚊子6年，给蚊子大脑里安装“灯泡”，获得菠萝科学奖疯狂实验奖。科学家使用基因编辑方法，把一段特殊的荧光蛋白“安装”在蚊子神经细胞上，用显微镜对准蚊子那针尖儿大小的脑仁儿，观察荧光蛋白发出的光线，找到蚊子分辨人类气味的脑区。这项研究发表在《科学》杂志上，解析了蚊子通过嗅觉区分人类的气味，将进一步设计避蚊和诱杀蚊子的产品，对控制流行的蚊媒传染病有着重要意义。
什么样的纸最容易伤到手指，丹麦技术大学卡雷·延森团队用弹道凝胶制成仿生手指进行测试。弹道凝胶主要成分是动物蛋白，能很好地模拟人体的皮肤和肌肉韧性。该团队科学家用30微米到220微米不同厚度的纸，从不同角度反复切割人造手指。经过科学实验发现，65微米厚的纸对人的手指伤害最大。为表彰卡雷·延森等科学家的好奇心与探索精神，2024年菠萝科学奖授予他们团队物理学奖。
瓜果真菌别有洞天
菠萝科学奖不仅授予科学家的科研成果，还嘉奖热心科普的群众和科普工作者。浙江省湖州市德清县网友邓女士和中国科学院昆明植物研究所赵琪团队共同参与的“苹果长出白蘑菇”，就获得菠萝科学奖科学事件奖。
2024年7月，德清县邓女士发现自家窗台上一个苹果柄处长出一朵白蘑菇，并分享到社交平台，引发网友们的围观，其中就有赵琪团队中的在读博士许容聚。许容聚向邓女士发出购买意向的私信。
“这个长蘑菇的苹果留在家里没有用，还不如送给科学家做研究。”邓女士分文未取，按照对方的要求在装有苹果的泡沫盒里放置冰块保鲜，快递发往中国科学院昆明植物研究所。许容聚博士研究发现，这是一棵裂褶菌（又称白参），是东南亚食用菌的一种。为繁衍后代，裂褶菌随着大气环流广泛扩散孢子，只要湿度适合就会抓住机会繁衍后代。
一个月后，科研人员对苹果上的裂褶菌分离培养出第一批裂褶菌，并将其中部分裂褶菌快递给邓女士尝鲜。邓女士又在社交平台展示了“裂褶菌炒蛋”。到今年9月，赵琪团队陆续收到12个地方寄来的18种水果白参。在分离培育后，这些裂褶菌都繁衍出自己的后代。
从事真菌研究的还有美国康奈尔大学罗伯特·谢泼德团队。他们发现许多蘑菇的菌丝能导电，可用光来调控菌丝的导电性，获得菠萝科学奖发明奖。利用这个特性，科学家通过3D打印制造一组用于菌丝生长的小房子，再培养杏鲍菇。然后，把小房子安装到两个小机器人身上。一个机器人有五个爪子，形似海星，运动的方式像海星和昆虫的组合。另一个机器人用轮子取代肢体。两个机器人的材料采用常见的金属和塑料，控制它们电路的是杏鲍菇小房子。科学家用紫外线灯反复照射机器人。机器人体内的杏鲍菇感受到光线变化，产生电信号输入到芯片里，进一步操作机器人身上的气动阀和直流电机，使机器人的肌肉和关节实现运动。
今年获得菠萝科学奖灵机一动奖的是，中国科学院院士孙立成与西湖大学科研团队。为彻底弄清冻西瓜中分子的“穿墙术”，团队成员纷纷争当“吃瓜群众”，并特意去采购做果切剩下的西瓜皮，最终发现西瓜皮膜结构、破解离子穿膜而过的秘密。这项成果发表在《自然·通讯》，构建一种新型离子传输膜，帮助二氧化碳等温室气体转化为有用的资源，对保护生态环境具有重要的现实意义。
