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为何没有第二个你


你很特别

德国哲学家莱布尼茨曾说过,世界上没有两片完全相同的叶子。同样的道理,世界上没有两个完全相同的人,每一个人都是独一无二的。
现在地球上大约有70亿的人活着,在过去5万年里大约有1000亿人活着然后死去,而研究者认为,他们每一个人都是独特的,所有尚未出生的人也是独特的。所以你很特别,因为真的不会再有第二个你了。古往今来以及未来的那么多人,可想而知,这是极为惊人的数量变化。
看看你周围的人,你是怎样识别他们的呢?起初,我们认识一个人都是从脸部开始,因为脸部是一个人外貌特征最明显的标志,但即使不是同卵双胞胎,很多人还是会有相似的面孔。随着人类生物学的深入发展,科学家发现了很多使人类变得与众不同的“特征”,而你的绝无仅有,包括了……

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秘密之源——DNA

DNA是生命的源头,也是每个个体“独一无二”的秘密所在,因为生物形态特征由遗传物质控制。
2001年人类基因组计划报告显示,所有人类有约99.9%共同的基因,只有0.1%的变化,但就是这0.1%的变化却给人类个体带来很大的差异。一个人大约有两万个基因,每个基因又有数个等位基因,而人的性状(如身高、肤色、单双眼皮等)就由这些基因控制。所以,要使两人完全一样,就要使基因完全一致,可想其概率之低。
你可能会问到:那么同卵双胞胎呢?研究表明,虽然同卵双胞胎具有相似的基因,但基因并不完全相同。虽然刚开始时他们/她们的基因可能会是100%相同的,但在胚胎成长时细胞分裂的那一刻,同卵双胞胎DNA也会发生“微小差异”。这些差异可能来自偶然的突变,而每一次都会被复制下来,保留在DNA里。
这些“微小差异”会导致单核苷酸多态性,也就是单个碱基的变异,它是人类可遗传的变异中最常见的一种。“微小差异”还会造成拷贝数变异,导致大片段的DNA被复制或被完全删除,这也是人类疾病的重要致病因素之一。
微小的遗传差异可能对身体特征有很大的影响,比如眼睛颜色等。所以说,你的独特从基因组就开始了,但你独一无二的故事还没远远没有结束,还有许多其他因素会接二连三地起作用:在妈妈的子宫里,环境、物理作用力就会随机地对你“指指点点”,一个典型的例子就是你的指纹。

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指纹“身份证”

指纹是人类手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路,一般认为指纹能使手在接触物件时增加摩擦力,从而更容易发力和抓紧物件。
指纹几乎人人都有,却各不相同,由于指纹重复率极小,只有大约150亿分之一,因而指纹也被称为“人体身份证”。很早以前,古巴比伦人和中国人就会在纸或木板上按手印来识别身份,我们经常会看到古代的牢头逼犯人画押,一旦画押,罪名即刻成立,而画押用到的一般就是指纹。在电影中,指纹还是开启密室的钥匙。现在,指纹已经被广泛用于入境检查、协助警察破案等领域,而搭载指纹识别的手机和电脑设备也越来越多。随着技术的发展,指纹鉴别将变得更快更准。
指纹的大小和形状很大程度上由基因决定,三四个月大的胎儿便开始产生指纹,到六个月左右就形成了。当婴儿长大成人,指纹也只不过放大增粗,纹样却不变。
但胎儿的指纹也会因某些被微妙的因素而被“扭曲”,比如来自子宫壁的压力和羊水的晃动。这就说明了虽然同卵双胞胎的指纹会很相似,但还是能区别开来。
而怪异的是,基因变异会导致一些人生来无指纹,这是一种罕见的病——皮纹病,研究人员发现目前全世界范围内有4个家族受到皮纹病的侵扰,由于没有指纹的人入境变得相当困难,因此皮纹病又称为入境延期病。

你注意过步态吗?

至少在150万年前,自从人类祖先第一次有了“完全态”的双足,人类都以大致相同的方式走路:双脚不断交替往前。而所谓的步态,是指一个人行走时的姿势,还包括了人行走运动的动力学特征,这是一种很复杂的行为特征。
童年时期的步态会有变化,但当我们停止生长后,步态就会确定下来。然后,腿长度和臀部宽度的差异,加上我们通过锻炼获得的肌肉数量等环境因素综合起来,给予给我们一个特别的走路姿态。虽然不能肯定每个人都有一个独特的走路方式,但20世纪70年代就有研究表明,人可以感知步态来识别他人。
美国一个科学研究小组目前正在开发一种安全系统,可通过每个人步态对人的身份进行识别。每个人走路的姿势、走路时身体各部分发出的回声等可以用来辨别一个人的身份。例如为了防止你的贵重物品被人偷走,可以在笔记本电脑、手机等物品中装上传感器,把传感器的频率调整到主人步行时的典型频率上,这样你的笔记本电脑就认识你了,当有人偷了你的电脑又不能模仿你的步态时,传感器就会报警。

人们甚至会因在犯罪现场留下的“耳印”而被定罪。.jpg

 

通过耳朵识别你

你可能没有注意到耳朵的形状,但是如果照镜子时,将你的耳朵拉出来,你会发现自己的两个耳朵并不一样,不仅如此,其实每个人的耳朵都不同于其他人的。
人的耳朵是在胎儿5个星期时开始在头上出现了6个微小的凸起物,然后逐渐融合到一起。虽然基因控制着耳朵的一般形态,但子宫内的环境也会影响耳朵。一旦耳朵形成,年龄的增长也很难再改变它们的形状了。
一些研究人员正在研究如何通过耳朵的形状来识别人的身份。分析后发现,当识别人的照片时,“耳朵识别”的准确度与人脸识别相当。在美国和荷兰,人们甚至会因在犯罪现场留下的“耳印”而被定罪。
然而,目前的“耳印”识别带有争议性,因为“耳印”的形状取决于压力,也就是说,不同强度和方向的压力下,同一只耳朵的“耳印”也会有变化。比如1998年,在一起94岁英国老人被害的案件中,警方根据留在窗上的“耳印”,宣判一个叫马克·塔拉赫的人有罪。2004年1月,此案被推翻,原因是“耳印”的证据有破绽。因此,“耳印”识别的准确性还有待进一步提高。
如果你厌倦了用密码或指纹去解锁你的手机,或许你可以用耳朵来尝试一下。在韩国首尔举行的2015年人机交互大会上,研究者向人们展示了用耳朵等身体的其他部位快速而安全地解锁手机,一位测试用户只需把电话放到耳旁,即可接打电话,认证过程不超过一秒。数据显示,在参与实验的12位人员测试中,该技术的识别精准率达到了99.52%,也就意味每2000次验证中才有可能错10次。

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眼睛的虹膜很独特

好莱坞大片中,通过扫描眼睛开启密室的神奇场景,大家一定还记忆犹新吧。虹膜识别技术确实为需要高度保密的场所提供了高度安全保障。这是为什么呢?
因为你的虹膜确实是独一无二的。人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成,虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分,也就是我们通常所说的眼眸(黑眼珠)的主要组成部分。不同种族的人的虹膜具有不同的颜色,每一个人的虹膜都包含很多细节特征:水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等。据研究,世界上没有任何两个虹膜是一样的(包括同一个人的左、右眼)。
虹膜的形成也由遗传基因决定,人体基因表达决定了虹膜的形态、生理、颜色和总外观。当胚胎发育到8个月左右,虹膜就基本上发育到了足够尺寸,进入了相对稳定的时期。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后,在整个生命历程中将是保持不变的,这些特征决定了虹膜特征的唯一性。
只有极少见的反常状况,比如身体或精神上大的创伤,才可能造成虹膜外观上的改变。另外,我们可以从外部看到虹膜,但同时虹膜又属于内部组织,位于眼角膜的后面。如果想要改变虹膜外观,则需要非常精细的外科手术,冒着视力损伤的危险。
因此,虹膜具有高度独特性、稳定性及不可更改的特点,这些特点是虹膜可用作身份鉴别的基础。像英国、美国和加拿大等国家,要接受虹膜扫描来证明自己的身份,而虹膜识别被公认为是生物特征识别中准确率最高的方法之一。

听声来辨人

人的发声器官在喉咙,当你说话的时候,出来的声音是许多部分的综合效果:气流从气管经过喉咙、咽部至嘴巴和鼻子,在经由腭部、舌头、嘴唇和脸颊转化成“话”。两个不同的人不太可能会有完全相同尺寸和形状的喉咙、嘴、鼻子,牙齿和肌肉,由于这些生理上的差异导致说话声也是独特的,也较为容易辨认。
因此,当有人敲门时,你就可以通过询问,再根据门外人说话的声音来判定来者到底是家人、朋友还是陌生人了,听声辨人也是人类的一种基本能力。但说话声不同于指纹和虹膜,人类可以通过面部和喉部的肌肉改变声音,创造出完全不同的语调、语气和声音大小。
而随着年龄的增长,声音也是会发生改变的,最明显的例子就是青少年发育后,女生的声音变细变尖,男生一般则变得相对低沉。而频繁使用声带后,还可能会造成声带受损,导致说话声变得沙哑无力。
有些人显然是在刻意改变自己的声音,或模仿他人声音,甚至达到惟妙惟肖、以假乱真的效果,这也说明了人体辨别说话声可能不太可靠。但人们根据说话声的声波频谱,通过电声学仪器分析进行声音分辨,在一定程度上,也能帮助警察缩小嫌疑犯人的范围。

你能闻到身上气味吗?

世界上凡是有生命的物体,都具有一定的气味,人也不例外。对于这一点,有灵敏嗅觉的狗狗应该比人类更清楚。但是,全球有约70亿人,每个人都具有独特的气味吗?
答案是肯定的。
那么气味是如何产生的呢?跟其他特征一样,人体气味也是由遗传物质决定的,一般说来,欧美人体味浓烈,亚洲人体味清淡。这除了和遗传有关外,饮食习惯的不同也是一个重要因素。人体的气味是伴随着人体的新陈代谢过程所产生的。人体的新陈代谢可产生几百种化学物质,如皮肤表面排出271种,汗液中有151种,呼吸器官排出149种,胃肠气体排出250种,泌尿系统排出229种,粪便中有196种,单单腋下就至少有几十种,这些化学物质不同的量和浓度的变化,造就了多样化的气味,有些微不可闻,有些则浓郁至极。
有意思的是,我们不只有一种味道,人体的各个角落都有不同种类和数量的分泌物,与此同时,也窝藏了许许多多的细菌,它们把我们大多没有味道的分泌物变得“有味道”。因此,头皮有了头皮的味道,脚部也有了臭脚丫的气味。
有研究者对200名志愿者汗水中的挥发性有机化合物进行了分析,结果表明这些汗水加起来的酸类、醇类、酮类和醛类有将近5000种,其中44种变化就足以形成一个人的“化学资料”,跟指纹一样用来读取识别身份了。而这些化合物除了产生人体气味,好像就没有其他功能了。
尽管很多人对人体气味的研究感兴趣,但至今,还未有人发明一种方法,来捕捉人体的总气味,进行分析并用来识别人的身份。

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你仔细听过心跳吗?

平时你可能会忽略掉自己的心跳,即使你很认真地听,心脏好像也只是在“扑通扑通”地跳,但你知道吗?心跳也是独一无二的。
心跳一般通过心电图来查看,心电图的记录上会显示三个峰,包括:P波,这是上心房收缩时产生的冲动;QRS波群,下心室更强大的收缩;以及当心脏放松时产生的较小的T波。
心脏的大小和形状因人而异,所以峰的高度、长度和间距也是不同的。反之,从峰的变化上,也能看出心率速度和间距的差异,从而看到个人的特征。
指纹可用凝胶复制或从手指接触的表面采集后复制,但是对于心跳,任何人都无法下意识地控制它,所以它不可能被复制。
最近,加拿大公司Bionym研制出了一款新的设备:Nymi腕带。该腕带能监测佩戴者独特的心跳模式,并用于解锁智能手机、平板电脑、游戏机和汽车,它甚至还可以在购物时用来付账,或替代信用卡PIN码。此外,苹果公司也正在使用心跳作为密码来保护私人信息。

庞大的微生物群

你的独特性最后的一个方面,严格来说不是你的,而是你身体里的“外来物种”——微生物。
有些生物学家认为,人类不是个体,而是一群生物的集合体。在你的身体表面或里面,有100万亿个细菌自由自在地生活着。从遗传学方面来讲,它们更占优势,因为人类身体中细菌的数量甚至比人体自身的细胞还要多。这些细菌对人类来说大部分都有特定的功能,是正常生活不可或缺的。
人类的基因组只有约2.3万个基因,人体内的微生物有约330万种基因,相比之下,人类基因的数量似乎微不足道了,你甚至只是0.7%的人。
生活在人体上的微生物加起来总共有超过1000种,大部分生活在肠道。每个人的细菌类群的组成不同,比如生活在皮肤上的细菌,尽管它们相对稳定,但却因人而异。
研究发现,手指上独特的细菌会转移到我们所接触的东西上,如电脑键盘或鼠标,并在那里遗留长达2周的时间。即使是很难从DNA上区分的同卵双胞胎,利用他们的“细菌同伴”来检查,就能很容易分辨出来。
此外,在几万年的演化过程中,人体已经把许多“业务”承让给了体内的微生物,比如肠道里的细菌可以分泌一些酶,帮助消化,另一些细菌可以抵抗病菌;某些角落的细菌把没有味道的分泌物变得有个人特殊气味。微生物能够影响到人体的发育、生理、营养以及免疫系统的功能。这也暗示着,如果没有“非人类成分”,人类将不会是现在的人类。

 

本文源自大科技*百科新说016年第7期杂志、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号:hdkj1997 

 

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