十大自然之迷
我們曾談過，地球上的自然景觀蘊含著一個個複雜的科學之謎。在科學家尋找答案的路上，難免又會遇上不少新的難題，但是有時候，科學還是能成功解開這些謎團的。
10.鳥類如何導航
每年都有無數只鳥類進行令人難以置信的大規模遷徙，他們似乎也從未迷失方向。那他們到底是如何導航的？尤其是此現象中的物理過程是怎樣的？這些難題一直困擾著眾多科學家和鳥類觀察者。
但是，一隊來自中國北京大學的科學家似乎已經解決了這個問題：答案就在鳥類的蛋白質中。
我們一直相信，鳥類是在地球磁場的指引下飛行的。中國研究人員正是基於這樣一種觀點，並通過測試鳥類的蛋白質來尋找線索。果然，他們發現鴿子和帝王蝶的蛋白質複合體和地球的磁場是對齊的，每當他們在錯誤的方向上轉向或反向飛行時，蛋白質都會自動與地球磁場調整對齊。
這項研究首次從解剖學結構上揭開了讓鳥找到回家之路的科學原理，這對了解鳥類以及其他動物的導航機制是一個巨大進步。
9.陰莖從哪裡來
性交雖然只是無數生物繁殖的一種手段，但它似乎又很受人類歡迎。提到雄性陰莖，它的進化過程困擾了科學界許久。
陰莖是由生物體上不同的骨骼和組織形成的，不同動物陰莖的進化歷程也不盡相同。但是，一隊生物學家研究了具有陰莖的各種動物的早期胚胎階段，找到了些許答案。
所有動物陰莖的形成都依賴於泄殖腔這個特殊區域。顯然，泄殖腔組織在哪決定了陰莖長在哪，比如人類的陰莖長在盆腔區域。為了證實這個發現，科學家將泄殖腔組織移到雞胚胎的其它位置時，那些本不該長出陰莖的地方也出現了陰莖發育的現象。
儘管這個發現解決了困擾進化生物學家多時的難題，但是隨之而來的是更為棘手的問題：雌性陰蒂又是從哪裡來的？我們可能還需研究很長一段時間才能知道，為什麼形成陰莖的那同一處肌肉會在後期形成雌性陰蒂。
8.為什麼鳥類沒了牙齒？
鳥類是恐龍的直系祖先，經過漫長進化，它們才成如今的形態。但是，我們對這些翱翔在空中的鳥兒知之甚少，尤其不明白為什麼它們會失去牙齒。
鳥類雖然曾有過牙齒，但是在某一時期，它們的牙齒開始退化，具有了喙。這個過程是如何發生的，又是在何時開始的？這些問題我們一直毫無頭緒，直到科學家從鳥類的基因組著手研究。
他們研究了48種鳥類控制牙齒產生的基因，這種基因使得1.16億年前所有鳥類的祖先都長著牙齒。它們的祖先，部分是恐龍又部分是鳥類。因為半成形的喙不能滿足生存需要，所以它們只能依靠部分的喙和牙齒進食。最終，這種祖先進化成了如今我們所見的幾乎所有鳥類。
7.為什麼海洋不受氮的侵害？
美麗的海洋是我們地球的一部分，數不勝數的動植物生活在這裡。但是，這些生物也會死亡，光想想海洋所佔的巨大面積，就知道有多少動植物的殘骸堆積在海底了。假設水生生物和我們人類的死亡率是近似的，那麼海洋看起來就像是一個巨大的水池，裡面應該都是大量腐爛的魚的屍體。
在很長一段時間內，科學家們並不清楚海洋的情況。他們只是猜測在海洋中存在某些微生物，他們吸收屍體釋放出來的有害氮氣，並將其轉化成海洋中富含的一氧化二氮。
這些微生物其實叫古細菌，它和我們平時所知的其他微生物並不相同。以前我們不了解古細菌是因為他們不能在科學研究室的環境中生存。
後來，一個科研人員不慎將裝有海水的四個容量瓶在冰箱存放了一年半的時間。低溫環境使得其中幾乎所有的微生物失活，除了古細菌。
當科研人員將這幾個容量瓶中的古細菌釋放出來的一氧化二氮與正常海水中的一氧化二氮進行成分比較時發現，它們驚人地相似。其實，這也是科學家第一次在可觀測環境中研究到了古細菌。
6.水生哺乳動物如何在水下儲氧？
很久以前，地球上的一些水生動物決定移居陸地。它們通過發達的四肢和其他途徑得以生存，逐漸進化成了如今我們所見的哺乳動物。
但是，一些哺乳動物又重回水中，成了像鯨魚和海豚一樣的水生哺乳動物。至於他們為什麼重回水中，目前我們還不清楚。
但是更大的謎團是：它們如何呼吸？打個比方，鯨魚能在水中呆很久，但他們必須浮出水面，吸入空氣中的氧氣才能生存。
潛水的哺乳動物體內含有控制肌肉內氧氣含量的肌紅蛋白，利物浦大學的研究人員對此蛋白進行了研究。他們發現肌紅蛋白有一種特殊的性質，它能幫助這些哺乳動物在水下呆更長的時間。
肌紅蛋白是帶正電的，所以排斥其他蛋白質，不讓它們聚集在一起，這使得肌紅蛋白能儲存大量氧氣。它儲存的氧氣讓水生哺乳動物在水下停留的時間間隔長達一個小時，而陸地哺乳動物卻做不到。
5.深海生物——「紫色襪子」
20世紀50年代，科學家們在瑞典海岸附近偶然發現了一種神秘的深海動物，直到2016年初才破解其身份。這種生物長得像一隻紫色的襪子。科學家們也不知道在演化周期中它是什麼生物、屬於什麼物種。他們從未見過「紫色襪子」這樣的生物。
然而，斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）的研究人員最近發現了新物種，這種新物種就屬於異渦動物門「紫色襪子」屬。通過他們的研究，科學家們認為這一屬動物在所有動物的進化中起關鍵作用。（譯者註：屬是介於種與科之間的生物分類單位）
研究人員認為這一屬生物是動物進化過程的基礎。這些物種沒有別的動物所擁有的大腦或其他器官，只有一個作為口和直腸的洞。
雖然「紫色襪子」還有很多值得研究的地方，但是也許它可以幫助我們回答那個終極問題：人類是怎麼來的？
4.地球上的水從何而來
水是地球存在生命的關鍵，但它的起源一直是個謎，我們一直不知道水是隨著隕石來到這顆星球，還是它自己在地球上發展成這樣。最終，一些最近的研究解決了這一爭論。水一直存在於這顆星球，並促進了第一批生物體的誕生。
在一項研究中，研究人員檢測了一些隕石，並發現，地球上的水可以追溯到太陽系行星形成階段的早期。這比人們之前所認為的時間要早得多，並表明，水是與地球一起形成的。
另一項對加拿大火山熔岩的研究也取得了相同的結果。這些研究人員得出的結論是，地球上的水比太陽的起源更古老。儘管科學家們仍在討論這些新結論，但是現在我們似乎有了一個初步的答案。
3.為什麼長頸鹿脖子那麼長
因為不尋常的脖子，長頸鹿一直是進化生物學家討論的熱門話題。當然，查爾斯·達爾文（Charles Darwin）就講了很多關於長頸鹿的知識。但正如我們之前所討論的，長頸鹿可以吃到高處的樹葉，所以物競天擇生存了下來，這個存在已久的理論似乎並不正確。
長頸鹿的長脖子是自然界獨一無二的特徵，但我們不知道這麼長的時間它是如何進化的。科學家們仔細觀察長頸鹿化石後，一切認知就發生了改變。
他們發現了一些讓人失望的東西：和我們之前所想不同，長頸鹿的脖子不是一次進化而成的，相反，它是逐步進化的，並且其進化實際上發生在長頸鹿這個物種出現之前。（譯者註：即長頸鹿的祖先並不是長脖子，其祖先不斷進化，長頸鹿這個物種才出現）
不同部位的脊椎在不同時間演變，最終我們看到了今天的長脖子。雖然我們還不知道為什麼長頸鹿要長這麼長的脖子，但是我們已經知道它們的脖子是怎麼變長的。
2.不會飛的鳥是怎麼進化成的
流行的動物視頻告訴我們：所有不會飛的鳥都是笨蛋。從進化的角度來看，它們也是大自然的最大謎團之一。
即使忽略掉它們為什麼放棄飛行這樣的問題，它們如何在沒有飛行能力的情況下穿過各大洲仍然是困擾了我們150年的謎題。在它們進化完成時，各大洲已經分離了，所以它們如果不會飛就不可能穿過各大洋。
然而，最近一份報告表明：所有不會飛的鳥 （又稱平胸類鳥） 都是由6000 萬年前的一隻會飛的鳥進化而來。以前一般認為，鳥類是在各大洲分離之後、大型哺乳動物進化之前進化而成。
然後研究人員證實，兩個看似截然不同的平胸類物種之間存在著密切關係——奇異鳥和大象鳥，大象鳥是馬達加斯加的一種已經滅絕的動物。
這不是研究人員第一次發現不同種平胸類鳥之間的基因關係。在上世紀 90 年代，就有研究表明，鴯鶓也是奇異鳥的近親。
1.地球上的生命從何而來
地球上的第一批生物是如何進化的一直是一個大問題。查爾斯·達爾文假設，存在一種「原生湯」，混合了各種成分，為水坑或池塘中的生物提供養料，這可能就是第一批生物活分子的孵化中心。
然而這個理論總是引起各種問題。例如，廣泛認為RNA 分子是地球生命的第一種形式。RNA 只能與複雜的蛋白質分子進行複製，但這種複雜的蛋白質分子卻是後來產生的。那它最初是怎麼出現的呢？
英國研究人員研究了生命誕生時地球的狀態，證明在那個時間裡，地球的環境提供了生成RNA分子的一切所需。
科學家們通過硫化氫、紫外線和氫，人為地創造了RNA分子的基石——50種核酸。這三種物質在生命誕生之初都是存在的。雖然科學家們此前已經推斷RNA在蛋白質出現之前就生成了，但這是第一次有人證明，不需要蛋白質RNA也可以生存。
+.為什麼貓頭鷹飛的時候沒有聲音
貓頭鷹並不是特別特殊的生物。除了它們怪異的睡眠時間和令人毛骨悚然的眼睛，沒什麼人會多多關注它們。但是它們無聲飛行的能力總是讓科學家們著迷。
為了弄清楚它們是怎麼做到的，科學家們最近用高解析度顯微鏡觀察貓頭鷹的羽毛。這種鳥的羽毛至少有三個不同的特點，以做到無聲飛行：前緣是又短又硬的剛毛，後緣是柔韌的須，羽毛頂端均勻散布著柔軟的毛。
從沒發現過別的鳥有這樣複雜巧妙的翅膀。這一發現給材料製造帶來了啟發，也許某天可以促成無聲飛機的誕生。
你還可以在微信上閱讀我們的文章，微信公眾號：Top10list
長期招募原創、翻譯志願者，有興趣的可加微信chimneycyc
轉載須徵得本頭條號作者同意，未經授權，不得轉載。
請您繼續閱讀更多來自 前十排行榜 的精彩文章:
10個學校里學不到的R級史實十大驚人史實10個虛假史實二戰期間10次令人震驚的秘密行動那些維多利亞時代稀奇古怪的發明,陰莖鉗是什麼鬼？
※中國古代遺留的十大未解之迷，至今無人能解！
※迷中之迷：全球十大神秘文物，當今世界四大科學末解之迷，逆天啦
※盤點少女時代十大未解之迷！
※雍正遺留下的四大歷史之迷
※百慕大三角之迷的新解釋
※中國十大未解之迷 解開即將顛覆世界觀
※西藏十八個未解之迷！
※中國古代四大美女之一楊玉環神秘失蹤，到今天還是千古之迷
※能量和空間起源之謎，時間之迷，黑洞之迷，宇宙之迷的終極破解
※震撼的千龍之迷！
※十八個中國古代未解之迷，成了永遠無法彌補遺憾，悔恨千古！
※關羽失荊州不是大意而與諸葛亮有關 奇怪出兵是蜀國最大千古之迷
※三国千古之迷：关羽是谁杀的
※二戰中的十大不解之迷，你有何見解？
※秦始皇陵墓的八大未解之迷 實在離奇讓人匪夷所思
※曾浩：西遊世界最大善人死亡之迷
※詭異震驚世界未解之迷，太奇妙
※宇宙誕生之迷，到底是來源於大爆炸還是大反彈？
※什麼是隔陰之迷？