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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    最長英語單詞中的健康秘密

                    2020-12-06 21:46:00

                      最長單詞

                      要說世界上最長的英語單詞是哪個,不能由筆者說了算,得問英國人。遺憾的是,英國人不知道。問問美國人、加拿大人、澳大利亞人、新西蘭人…… 他們也一頭霧水。那究竟該問誰呢?

                      問中國人!這可不是笑話。英語詞匯邏輯記憶法的發明者黎學智教授是世界上最會背單詞的人之一。他著有《英語詞匯邏輯記憶法》等系列叢書,在中央電視臺多個節目中專門講過這種記憶法。黎學智背過各種綜合性、專業性、著名的、不著名的、厚的、薄的英漢詞典和英英詞典,他找到的最長的單詞是pneumonoultramicroscopic-silicovolcanoconiosis,一共45個字母。

                      這到底是不是世界上最長的英語單詞呢?黎學智通過各種機會向外國語言學家包括編寫詞典的專家求證。聽說黎學智背完了那么多詞典,他們既驚嘆又佩服,也都接受了他的結論。直到現在這個結論也沒有人提出異議。

                      把這個單詞從頭到尾拆開來,分別是pneumono(肺),ultra(超),microscopic(顯微的),silico(硅),volcano(火山),coni(塵埃),osis(表示疾病的后綴),連起來的中文意思是“超微小的火山灰樣的含硅的塵埃引起的肺部疾病”,簡單說就是硅肺病。

                      硅肺病的罪魁禍首就是硅。工人長期在灰塵很多的環境中工作時,肺部吸入大量的二氧化硅(SiO2)顆粒。含硅顆粒引起肺部彈性下降,逐漸硬化,使患者難以呼吸。

                      ultra和microscopic,連起來是“超微的”?!拔⑿ 钡臇|西,科學上的說法是尺寸在微米級的,1微米=1/1000毫米,要用顯“微”鏡才能看見。超微就是比微小還要微小,科學上的說法是尺寸在納米級的,1納米=1/1000微米,一般要用電子探針顯微鏡、高倍透射電子顯微鏡或掃描隧道顯微鏡才能看見。

                    灰塵

                      超微塵埃

                      那么,為什么超微的灰塵會對肺部的健康造成很大危害呢?

                      空氣中含有很多灰塵,直徑大于10微米的根本不會被吸進肺里,在鼻腔就被鼻毛擋住,或被鼻涕粘住。直徑大于2.5微米、小于或等于10微米的,可以進入呼吸道,但會被呼吸道壁上的黏液粘住。隨后,壁上的微絨毛擺動,將黏液推到鼻腔或喉嚨中,隨鼻涕或痰液排出去。直徑小于100納米(0.1微米)的,可被吸入肺里,直至吸入肺泡;但有意思的是,因為過于微小,它們在肺泡里打個轉,就隨氣流被呼出來了。

                      最討厭的是直徑大于或等于100納米(0.1微米)但小于或等于2.5微米的顆粒物,它們不但能進入肺里,深入肺泡,而且能沉積于肺泡壁,還能鉆過肺泡壁一層薄薄的內皮細胞,進入基底組織層。如果它們不能快速溶解或被細胞分解,細胞就會分泌大量膠原蛋白纖維將其包裹起來,以防這家伙日后興風作浪產生危害。

                      因此,少量這樣的顆粒物不會對肺部或人體產生多少不良影響,但是長期、過多地吸入,就使肺泡周邊的細胞分泌大量的膠原蛋白纖維,擠占了肺泡周圍另一種重要的蛋白質成分——彈性蛋白的活動空間,降低了彈性蛋白的相對含量,使肺泡周圍失去彈性,不能正常地擴大和縮小,使人因肺部呼吸功能受損而患病。

                      這樣尺寸的顆粒物正是我們常說的PM2.5。最長英文單詞說到的灰塵成分硅(實際是二氧化硅),在肺泡周圍不能自行溶解,也不能被細胞分解。大量吸入這樣的灰塵,當然會引起硅肺病。

                      說到含硅的PM2.5灰塵,可能我國西北地區的讀者會比較擔心,因為西北地區有大片沙漠,沙粒的主要成分是二氧化硅,相對于東部地區來說,西北地區經常出現塵土飛揚的天氣,尤其當沙塵暴出現的時候,塵土遮天蔽日。實際上,這樣的空氣中沙塵顆粒多數不在PM2.5范圍內,人生活在這樣的環境中,平均壽命受到的影響很小。

                      學生在教室里經常會吸入從黑板上擦下的粉筆灰,這對健康有嚴重影響嗎?其實根本不用擔心。粉筆的主要成分是硫酸鈣(CaSO4)。硫酸鈣易溶于水,即便進入肺部組織也會自行溶解。筆者與自己的孩子一起收集了上海市一所中學教室內多處位點飄落的灰塵,發現絕大部分灰塵的直徑都不在PM2.5范圍內,而且成分中硅含量極低,用最先進的電感耦合等離子體光譜儀都檢測不到(儀器檢測下限為百萬分之零點零三)。

                      必需元素

                      最長英語單詞給人們留下了“硅是危害人體的壞東西”的印象。問題是人類生活在地球上,免不了要與硅為伍。硅是地殼中豐度位居第二的化學元素,主要以二氧化硅和硅酸鹽形式存在,廣泛分布于山石、土壤、海洋和空氣之中。硅是計算機和手機芯片的基礎,是現代信息技術的基礎,支撐了人類互聯互通的現代生活。那人類與硅為伍的生活中,身體健康是否也得益于硅呢?

                      硅對某些動植物的生存特別重要,缺少硅則不能維持DNA的合成、正常代謝和細胞增殖生長。健康的人體幾乎所有組織都含有數量不等的硅,其中大量的硅以單硅酸根離子(H3SiO4-)的形式存在,它們對維持人體正常代謝和健康起著重要作用。

                      硅(主要是單硅酸)可以說是人體的一種營養成分,可以伴隨食物在腸道內消化吸收。硅常與硫酸軟骨素、膠原蛋白結合??茖W家發現,人體的硅含量隨著年齡的增長而逐漸下降。這說明,硅與人體細胞的結構、功能、代謝與衰老存在聯系,并可能發揮重要作用。

                    沙漠

                      修復傷口

                      20世紀60年代后期,英國科學家伊迪絲·卡萊爾首先發現,硅在骨骼外層的含量遠高于骨質層,她由此推測在骨骼的生長發育中硅是必不可少的。后來,她用雞的生長實驗證實,硅是人體的必需微量元素。

                      卡萊爾的論文發表后不久,美國材料學家萊里·亨奇把玻璃中的硅含量調得特別高(比例達到45.5%),發現這種玻璃粉能緩慢溶解于水,所釋放的含單硅酸根離子的產物可以促進骨骼細胞增殖,促進受損的骨骼迅速修復。他把自己發明的玻璃稱為45S5生物玻璃,開創了修復人體的第三代生物材料。

                      進一步研究發現,這種生物玻璃不僅促進骨骼細胞增殖,而且能上調與骨骼生長相關的基因表達?,F在國內各大醫院骨科所用的骨骼修復材料,很多都采用了含硅的材料。

                      21世紀初,亨奇的實驗室和筆者所在的實驗室都推測,45S5生物玻璃不僅能修復骨骼等人體硬組織,而且還能促進皮膚、肌肉等軟組織修復,并可能促進傷口愈合和治療晚期糖尿病患者腿部的腐爛,但并沒有專門的實驗對此加以證實。

                      2008年5月12日我國四川部分地區發生特大地震,大批傷員需要救治。第四軍醫大學附屬西京醫院骨科主任王榛教授用我們實驗室生產的含硅生物玻璃粉,挽救了4名被倒塌房屋埋壓超過100小時、本需要截肢的傷員的胳膊或大腿。當時誰也不知道為何會出現如此神奇的效果。雖然先后有實驗證實,含硅的材料能促進軟組織的細胞增殖,但都沒有觸及修復傷口的根本機理。

                      一年后,筆者到位于日本筑波科學城的國立物質科學研究所做訪問學者,利用該所的研究條件,終于揭開了這一秘密。原來硅(單硅酸根離子)能促進傷口生成新血管。硅離子促進傷口處的活細胞發出新血管生成的信號,然后信號逐級傳導、起作用:促進血管內皮細胞的增殖—— 促進與新血管生成相關的細胞因子受體的基因表達—— 促進內皮型一氧化氮(NO)合成酶基因表達——合成一氧化氮—— 形成新血管。

                      體外人體細胞實驗和兔體內骨缺損修復實驗都證實硅(單硅酸根離子)能促進新血管生成,同時揭示了新血管生成的機理。傷口有新血管生成,就可以獲得氧氣、營養和肌體修復所需各種蛋白因子,當然促進了傷口的修復。這一發現為探索硅酸鹽材料的優化設計與臨床應用、相關營養與醫藥開發等提供了新的理論指導。

                      世界上最長的英語單詞提醒人們關注惡劣環境中含硅塵埃對人體的危害。另一方面,人類從誕生之日起就與硅相伴,深深得益于雨水沖刷巖石而產生的溶解性硅(單硅酸根離子)對人體的保護作用。人與自然相依相伴,保護好自然,保護好環境,歸根結底就是保護我們自己。這正是世界上最長的英語單詞隱含的深意。

                    文/翟萬銀

                    本文來自《科學畫報》

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