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在这严酷的环境下,整个地球能够存活下来的只剩下数千人,也就是现代人类的祖先,这一假说充分解释了前文提到的现代人遗传基因高度相似性这一异常现象,反过来也说明,很可能人类真的曾经身处灭绝边缘。
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奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 动物皮毛拯救了人类
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人类曾经多次经受住了冰河时期的考验,即使在温暖时期,人类也不得不涉足寒冷地区。可以说,在漫长的人类历史中,动物的皮毛曾是唯一陪伴人类的防寒服。
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据考证,人类最早在旧石器时代就开始利用动物皮毛了,岩洞和坟墓中发现的壁画证明了这一点。对于打猎为生的人类祖先来说,动物的皮毛是最容易到手的、优良的防寒服原料。而且,人类祖先们也许会觉得,如果身上的皮毛取自强悍的野兽,就会吸收那种动物的能力。当各种纹样的动物皮毛制作的衣服包裹身体的时候,值得人类永远铭记的服饰文化的萌芽就诞生了。
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获得皮毛需要切开动物坚韧的皮肤,将多余的肌肉和脂肪刮除干净。以此获取的生皮无法直接使用,还必须经过鞣制加工才能成为皮革。
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从鞣制的“鞣”可以推测,这道工序的关键在于设法将皮革变得更加柔软。去除易于腐烂的动物脂肪和多余的蛋白质组织,经过鞣制加工,促使皮革内部的胶原蛋白分子建立联结(详见后文),使皮革更加柔软的同时大幅提高了皮革的韧性。原始人的做法是用牙齿反复噬咬生皮,利用自身的唾液实现鞣制的效果。后来,人类发现柿子中的苦涩成分,也就是单宁酸(又称为鞣酸)也有类似的效果。到了今天,鞣制皮革主要利用铬盐等化学药剂,比传统的方法效率更高。
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制作皮衣对鞣制作业技法的熟练度要求很高,还需要高超的针线缝制手艺。也许,人类的“工匠手艺”就是从皮衣制作中开始的。皮毛制作的衣服帮助无数人抵御寒冷,拯救了无数人的生命。
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关于衣服的起源问题,也有与前文提到的多巴火山爆发相关的理论。通过分析人体寄生虱的遗传基因发现,大约在7万年前,寄生于头部的头虱与寄生于身体的衣虱才正式分化成两个亚种。也就是说,人类为了适应多巴火山爆发造成的严寒才发明了衣服,这个思路与前文的理论相呼应。无数物种在严寒的打击下灭绝,而人类依凭最可信赖的帮手——衣服才存留到了今天。
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奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 胶原蛋白的秘密
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皮革坚韧、轻便,兼具优良的柔软性与保温性。到了今天,虽然出现了众多可以取代皮革的新材料,但是皮制品依旧深受众人追捧,关键原因在于皮革的主要成分胶原蛋白所具有的特殊性质。
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提到胶原蛋白,大家脑海里往往想到的是和美容、护肤相关的产品。事实上,胶原蛋白也是人体的重要蛋白质之一,主要作用是填补细胞之间的空隙,形成牢固的黏合结构。
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其实,胶原蛋白也是骨骼不可或缺的成分。胶原蛋白搭建出骨骼的主体框架,磷酸钙结晶填满中间的空隙,形成类似钢筋混凝土的牢固结构。因此可以说,支撑我们的身体、维持我们体形的就是胶原蛋白。因此,胶原蛋白约占我们身体蛋白质总量的三分之一。
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但是,人体中所含的绝大部分胶原蛋白都是蛋白质大家庭里的“异类”。一般来说,氨基酸分子依照一定的规律互相组合,形成长长的分子链就是蛋白质。当然,这个分子链并非只是像意大利通心粉似的条状物,而是按照一定的规律折叠成球形。唯有折叠成球形的蛋白质才具有转化人体所需的化学物质、传递各种信息的功能。
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胶原蛋白是三条分子链互相缠绕形成细长的三重螺旋结构的纤维组织。其他蛋白质主要活跃于体细胞内部,唯独胶原蛋白独立存在于细胞外部。
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胶原蛋白的三重螺旋结构
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更奇妙的是,胶原蛋白拥有其他蛋白质中罕见的、具有特殊性质的氨基酸成分。例如,组成胶原蛋白的羟基脯氨酸和羟基赖氨酸比脯氨酸和赖氨酸分别多了一个羟基(由氢氧结合而成的原子团)。20种氨基酸按不同的排列组合方式构成了数万种令人惊异的多姿多彩、性能相异的蛋白质,而以羟基脯氨酸和羟基赖氨酸为原料的胶原蛋白是唯一一类打破常规的蛋白质。
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当然,打破常规并非没有收获,这个多出来的羟基肩负着极其重要的职责。前文提到,胶原蛋白具有三条分子链相互缠绕的三重螺旋结构,羟基脯氨酸上多出来的羟基可以和相邻分子链上的氢原子形成难以打开的“氢键”,从而紧紧固定住三条分子链。
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一旦这个连接键出现异常情况,人体就会遇到大麻烦。当身体严重缺乏维生素C时,羟基的附着能力就会变弱,从而导致氢键解体。这样一来,胶原蛋白被破坏,人体全身的血管开始发脆,这就是令人色变的坏血病。虽然对今天的人来说,坏血病是一种不常见的疾病,但是在大航海时代,坏血病曾经是著名的“船员杀手”。一旦人体缺乏维生素C,即使是微小的伤口都会严重影响人体的生理机能。
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胶原蛋白所蕴藏的秘密不仅仅是这些。最近的研究发现,在胶原蛋白的三重螺旋结构之中还存在特殊的搭桥结构,而这种结构在其他蛋白质中极为罕见。在多种连接键的作用下,胶原蛋白形成立体网状结构,组成了极为牢固的框架。
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