#在万物内部旅行#懂数学的蝉
世界上有三千多种蝉，绝大多数都是一年生的，每年繁殖一次。也有不少蝉以 2～4 年为一个周期。1633 年，有人描述过一种产自北美的蝉，周期极长。但直到 18 世纪初期，美国昆虫学家才最终确定了这种蝉的周期——17 年。一百多年后，又有一种周期为 13 年的蝉被发现。科学家把这两种蝉统称为“周期蝉”。
这种蝉总是在 5 月下旬开始破土而出，沿着树干爬到高处，发出疯狂的求偶叫声。它们必须抓紧时间找到伴侣，因为大自然留给它们的交配时间只有一个星期。之后，雌蝉把卵产在树干内便死掉了。经过 2～8 周的孵化，幼虫破壳而出，掉到地上，钻进土壤，依附在大树的根部，一边吸食植物汁液，一边等待时机再次破土而出。
这一等就是 16 年（或者 12 年）。
其实，17 年蝉早在第八年的时候就已经完全成熟了， 但它们体内似乎有个钟表，不断提醒它们要耐心等待。直到第 17 年的夏天，蝉们好像约好了似的，一起冲出地面，完成新一轮的生命周期。
科学家首先想弄明白：这种蝉为什么选择在地下生活那么多年？这样做肯定会减少繁殖的效率。这个问题现在基本上有了定论。
原来，周期蝉最早出现在大约 180 万年前，那时北美正处于冰河期，气候极不稳定，经常会遇到冷夏。成年蝉需要很高的气温，假如它们出土后正好遇到低温，就死定了。科学家经计算发现，假如在 1500 年的时间里每 50 年出现一次冷夏，那么 7 年蝉的成活率是 7%，11 年蝉是 51%，17 年蝉则是 96%。
显然，周期越长， 成活率就越高。
下一个，也是最有趣的问题是：周期蝉的周期为什么总是质数？
有一种理论认为，周期蝉为了避免相互争夺粮食，便进化出质数周期，减少相遇的次数。比如 13 年蝉 和 17 年蝉每 221 年（13 乘以 17）才会同时出现一次。可是，这个理论禁不起推敲。事实上，13 年蝉和 17 年蝉各自有自己的活动区域，两者很少重叠。另外，蝉的大部分时间都生活在地下，相互争夺最厉害的食物应该是植物的根，这和它们的生命周期就没什么关系了。
1977 年，著名古生物学家史蒂芬·杰·古尔德提出一个新假说，认为周期蝉这样做是为了避开自己的天敌。他指出，很多蝉的天敌也有自己的生命周期，假如周期蝉的生命周期不是质数，那么就会有很多机会和天敌的周期重叠。比如 12 年蝉就会和周期为 2、3、 4、6 年的天敌重叠，被吃的可能性就要大很多。
2001 年，德国科学家马里奥·马科斯设计了一个数学模型，间接验证了这一假说。在这个计算机模型里，蝉和天敌们的生活周期一开始都不固定，但是两者都会随机发生变异。如果周期重叠，蝉就被吃掉。经过多年的演化，蝉的周期无一例外地会停留在一个质数上。
另外，这个理论还产生了一个副产品，那就是“质数生成器”。 原来，质数是没有规律可言的，大质数很难找到，需要用计算机一个一个算。现在好了，只要把前提条件变化一下，输入这个“质数生成器”，就能自动得出一个质数来。
这个故事讲到这里似乎很完美了，其实不然，很多昆虫学家仍然有疑问。比如，为什么目前发现的周期只有 13 和 17 两种？为什么大多数蝉的周期并不是这样的？这些疑问都很有道理，但研究起来十分困难。
说起来，周期蝉不能算是害虫，研究它的周期对人类一点实际价值也没有。不过，人类的好奇心是无穷的，科学的发展就是这样，一开始也许只是出于好奇，但没准就能找到一个突破性的大发现，就像那个“质数生成器”那样。
以上内容选自《在万物内部旅行》，作者袁越，绘图黄依婕，选作此文时有删减！
点击链接，一起到万物内部旅行：
https://t.cn/A6SvG8oA
世界上有三千多种蝉，绝大多数都是一年生的，每年繁殖一次。也有不少蝉以 2～4 年为一个周期。1633 年，有人描述过一种产自北美的蝉，周期极长。但直到 18 世纪初期，美国昆虫学家才最终确定了这种蝉的周期——17 年。一百多年后，又有一种周期为 13 年的蝉被发现。科学家把这两种蝉统称为“周期蝉”。
这种蝉总是在 5 月下旬开始破土而出，沿着树干爬到高处，发出疯狂的求偶叫声。它们必须抓紧时间找到伴侣，因为大自然留给它们的交配时间只有一个星期。之后，雌蝉把卵产在树干内便死掉了。经过 2～8 周的孵化，幼虫破壳而出，掉到地上，钻进土壤，依附在大树的根部，一边吸食植物汁液，一边等待时机再次破土而出。
这一等就是 16 年（或者 12 年）。
其实，17 年蝉早在第八年的时候就已经完全成熟了， 但它们体内似乎有个钟表，不断提醒它们要耐心等待。直到第 17 年的夏天，蝉们好像约好了似的，一起冲出地面，完成新一轮的生命周期。
科学家首先想弄明白：这种蝉为什么选择在地下生活那么多年？这样做肯定会减少繁殖的效率。这个问题现在基本上有了定论。
原来，周期蝉最早出现在大约 180 万年前，那时北美正处于冰河期，气候极不稳定，经常会遇到冷夏。成年蝉需要很高的气温，假如它们出土后正好遇到低温，就死定了。科学家经计算发现，假如在 1500 年的时间里每 50 年出现一次冷夏，那么 7 年蝉的成活率是 7%，11 年蝉是 51%，17 年蝉则是 96%。
显然，周期越长， 成活率就越高。
下一个，也是最有趣的问题是：周期蝉的周期为什么总是质数？
有一种理论认为，周期蝉为了避免相互争夺粮食，便进化出质数周期，减少相遇的次数。比如 13 年蝉 和 17 年蝉每 221 年（13 乘以 17）才会同时出现一次。可是，这个理论禁不起推敲。事实上，13 年蝉和 17 年蝉各自有自己的活动区域，两者很少重叠。另外，蝉的大部分时间都生活在地下，相互争夺最厉害的食物应该是植物的根，这和它们的生命周期就没什么关系了。
1977 年，著名古生物学家史蒂芬·杰·古尔德提出一个新假说，认为周期蝉这样做是为了避开自己的天敌。他指出，很多蝉的天敌也有自己的生命周期，假如周期蝉的生命周期不是质数，那么就会有很多机会和天敌的周期重叠。比如 12 年蝉就会和周期为 2、3、 4、6 年的天敌重叠，被吃的可能性就要大很多。
2001 年，德国科学家马里奥·马科斯设计了一个数学模型，间接验证了这一假说。在这个计算机模型里，蝉和天敌们的生活周期一开始都不固定，但是两者都会随机发生变异。如果周期重叠，蝉就被吃掉。经过多年的演化，蝉的周期无一例外地会停留在一个质数上。
另外，这个理论还产生了一个副产品，那就是“质数生成器”。 原来，质数是没有规律可言的，大质数很难找到，需要用计算机一个一个算。现在好了，只要把前提条件变化一下，输入这个“质数生成器”，就能自动得出一个质数来。
这个故事讲到这里似乎很完美了，其实不然，很多昆虫学家仍然有疑问。比如，为什么目前发现的周期只有 13 和 17 两种？为什么大多数蝉的周期并不是这样的？这些疑问都很有道理，但研究起来十分困难。
说起来，周期蝉不能算是害虫，研究它的周期对人类一点实际价值也没有。不过，人类的好奇心是无穷的，科学的发展就是这样，一开始也许只是出于好奇，但没准就能找到一个突破性的大发现，就像那个“质数生成器”那样。
以上内容选自《在万物内部旅行》，作者袁越，绘图黄依婕，选作此文时有删减！
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秋燥来袭，干燥综合征为什么青睐女性，原来是雌激素惹的祸！
本期专家：北京中医药大学东方医院风湿科副主任医师 韦尼
有一种症状，虽然不起眼，但却折磨人，它的名字叫“干燥”。
有一种疾病，虽然危害性不大，但却反反复复治不好，它的名字叫“干燥综合征”。
在我国，干燥综合征患病率约为0.29%～0.77%，而在绝经后女性中患病率可高达3%～4%。干燥综合征为什么青睐女性，其实都是雌激素惹的祸！
1.干燥综合征患者以围绝经期女性为主
流行病学调查研究显示，女性占干燥综合征患者总人数的90%以上，而围绝经期女性更是干燥综合征的主要患者群。与系统性红斑狼疮不同，干燥综合征通常不是在女性15~25岁月经初潮后出现，而是多出现在围绝经期，此时女性体内雌激素浓度迅速下降。有学者推测育龄期女性体内的雌激素可能会预防干燥综合征发病，而围绝经期女性体内雌激素水平降低可能会诱发干燥综合征。
2.雌激素缺乏可促进干燥综合征发病
唾液腺上皮细胞在干燥综合征的发病机制中起着重要的作用，正常唾液腺上皮细胞具有雌激素受体的功能，有研究发现雌激素水平下降可影响唾液腺上皮细胞的分泌功能。
还有学者推测，雌激素缺乏可刺激唾液腺上皮细胞分泌细胞因子IFN-α和IL-8，并表达MHC-Ⅱ类分子使其能够充当抗原呈递细胞来引起免疫反应。
3.雌激素缺乏能影响雄激素对泪腺和睑板腺的调节功能
雄激素能调节泪腺和睑板腺的功能，增加睑板腺脂质的质量和数量，进而改善睑板腺功能，而雄激素水平下降则会影响这一作用，导致睑板腺功能下降、泪膜稳定性变差、泪液蒸发过快等表现。
雌激素在女性干燥综合征患者体内不仅水平下降，还能通过对抗雄激素产生的作用，减少睾酮的摄入，同时阻止睾丸甾酮转化为雄激素和二氢睾酮来间接影响对泪腺和睑板腺的功能的调节作用。
4.补充雌激素可以治疗干燥综合征
补充雌激素尽管不是干燥综合征的常规治疗方法，但在临床研究中已经发现雌激素可以改善干燥综合征引起的不适症状。国外学者曾运用雌激素绝经后干燥综合征患者，3个月后该患者口眼干燥的得到了明显的改善，且1年后不再需要人工泪液等药物。但雌激素能否广泛运用于干燥综合征的治疗仍缺乏大样本量观察研究。
#科学就医我行动##健康科普##干燥综合征#
本期专家：北京中医药大学东方医院风湿科副主任医师 韦尼
有一种症状，虽然不起眼，但却折磨人，它的名字叫“干燥”。
有一种疾病，虽然危害性不大，但却反反复复治不好，它的名字叫“干燥综合征”。
在我国，干燥综合征患病率约为0.29%～0.77%，而在绝经后女性中患病率可高达3%～4%。干燥综合征为什么青睐女性，其实都是雌激素惹的祸！
1.干燥综合征患者以围绝经期女性为主
流行病学调查研究显示，女性占干燥综合征患者总人数的90%以上，而围绝经期女性更是干燥综合征的主要患者群。与系统性红斑狼疮不同，干燥综合征通常不是在女性15~25岁月经初潮后出现，而是多出现在围绝经期，此时女性体内雌激素浓度迅速下降。有学者推测育龄期女性体内的雌激素可能会预防干燥综合征发病，而围绝经期女性体内雌激素水平降低可能会诱发干燥综合征。
2.雌激素缺乏可促进干燥综合征发病
唾液腺上皮细胞在干燥综合征的发病机制中起着重要的作用，正常唾液腺上皮细胞具有雌激素受体的功能，有研究发现雌激素水平下降可影响唾液腺上皮细胞的分泌功能。
还有学者推测，雌激素缺乏可刺激唾液腺上皮细胞分泌细胞因子IFN-α和IL-8，并表达MHC-Ⅱ类分子使其能够充当抗原呈递细胞来引起免疫反应。
3.雌激素缺乏能影响雄激素对泪腺和睑板腺的调节功能
雄激素能调节泪腺和睑板腺的功能，增加睑板腺脂质的质量和数量，进而改善睑板腺功能，而雄激素水平下降则会影响这一作用，导致睑板腺功能下降、泪膜稳定性变差、泪液蒸发过快等表现。
雌激素在女性干燥综合征患者体内不仅水平下降，还能通过对抗雄激素产生的作用，减少睾酮的摄入，同时阻止睾丸甾酮转化为雄激素和二氢睾酮来间接影响对泪腺和睑板腺的功能的调节作用。
4.补充雌激素可以治疗干燥综合征
补充雌激素尽管不是干燥综合征的常规治疗方法，但在临床研究中已经发现雌激素可以改善干燥综合征引起的不适症状。国外学者曾运用雌激素绝经后干燥综合征患者，3个月后该患者口眼干燥的得到了明显的改善，且1年后不再需要人工泪液等药物。但雌激素能否广泛运用于干燥综合征的治疗仍缺乏大样本量观察研究。
#科学就医我行动##健康科普##干燥综合征#
【省十七运会志愿者人物专访（四）| 杨新宇】省十七运会志愿者人物专访（四）| 杨新宇
凝聚青春力量 · 弘扬志愿精神
有一种精神叫奉献，有一种责任叫志愿，从“乐善好施”的千年古训到“爱国、进步、民主、科学”的五四精神，都传递出一种奉献、互助的志愿精神，志愿者们常常把自己的“快乐”融入志愿服务中去，用自己的微笑和努力去感染别人。省十七运会志愿者工作部开启志愿者人物专访系列，让我们一起去听听他们的志愿故事，感受志愿服务的独特魅力。
杨新宇，榆林学院生命科学学院2021级生物科学专业本科生，2021年报名并成为陕西省第十七届运动会赛会志愿者，2022年5月至6月服务省十七运会测试赛，7月19日正式上岗为省运会服务。
省运会期间，杨新宇在竞赛部服务，负责管理运动队在比赛中的检录、抽签，引导运动员去备赛区等待比赛，引领运动员有序进入赛场等。
谈到志愿服务活动中印象深刻的事件时，杨新宇讲到：“7月份的榆林很热、棒球比赛场地在室外，宝鸡队的小运动员们在炎炎烈日下一次又一次地击球、接球、跑垒。他们不抛弃、不放弃，认真对待每场比赛，小小的身躯中包含着大大的能量，他们拼搏争先的精神让我深受鼓舞、备受震撼。看着活力满满的运动员们，我就会觉得自己的工作没有那么辛苦了。我会谨记志愿服务初心，在自己岗位上发光发热，汇聚志愿服务的小小力量，保障省运会顺利举办。”
最后，他想对很多还未参与到志愿活动中的同学们说，希望大家能够争当志愿者、多多参与志愿活动、投身于各个领域的志愿服务，用自己的热情和技能积极地服务社会，为社会的美好进步贡献自己的一份青春力量！（共青团榆林市委）
凝聚青春力量 · 弘扬志愿精神
有一种精神叫奉献，有一种责任叫志愿，从“乐善好施”的千年古训到“爱国、进步、民主、科学”的五四精神，都传递出一种奉献、互助的志愿精神，志愿者们常常把自己的“快乐”融入志愿服务中去，用自己的微笑和努力去感染别人。省十七运会志愿者工作部开启志愿者人物专访系列，让我们一起去听听他们的志愿故事，感受志愿服务的独特魅力。
杨新宇，榆林学院生命科学学院2021级生物科学专业本科生，2021年报名并成为陕西省第十七届运动会赛会志愿者，2022年5月至6月服务省十七运会测试赛，7月19日正式上岗为省运会服务。
省运会期间，杨新宇在竞赛部服务，负责管理运动队在比赛中的检录、抽签，引导运动员去备赛区等待比赛，引领运动员有序进入赛场等。
谈到志愿服务活动中印象深刻的事件时，杨新宇讲到：“7月份的榆林很热、棒球比赛场地在室外，宝鸡队的小运动员们在炎炎烈日下一次又一次地击球、接球、跑垒。他们不抛弃、不放弃，认真对待每场比赛，小小的身躯中包含着大大的能量，他们拼搏争先的精神让我深受鼓舞、备受震撼。看着活力满满的运动员们，我就会觉得自己的工作没有那么辛苦了。我会谨记志愿服务初心，在自己岗位上发光发热，汇聚志愿服务的小小力量，保障省运会顺利举办。”
最后，他想对很多还未参与到志愿活动中的同学们说，希望大家能够争当志愿者、多多参与志愿活动、投身于各个领域的志愿服务，用自己的热情和技能积极地服务社会，为社会的美好进步贡献自己的一份青春力量！（共青团榆林市委）
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