熟鸡蛋变生鸡蛋?真有这事?

时间:2021-04-29

  出品:科普中国

  制作:苏澄宇

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  昨天有一个大新闻,《写真地理》这本杂志上发了一篇论文,有人通过超心理意识能量方法把熟鸡蛋变生鸡蛋,还孵出来了……

  图源网络

  这事听起来就很扯,看了论文之后觉得更扯。整个论文结构都是有问题的,没有实验背景,没有假设,没有讨论,结果还抛出了一堆匪夷所思的问题……

  最重要的是,关于实验怎么做的,论文里写得一塌糊涂。实验过程中挑鸡蛋、煮鸡蛋的事都写了(其实你不写我也知道怎么操作),但实验里最关键的一点,超心理意识该如何操作的,一点没说,就五个字“超心理意识”一笔带过。

  图源网络

  如果你这是科学论文的话,起码得写清楚“超心理意识”怎么做吧(狗头jpg),比如心里应该想些什么,想多久,口中不是要念一些咒语,要不要闭眼,心理能量如何测定之类的……这些信息一个没有,压根就没法复现这个实验,光这点就很不科学。

  更别说什么对照实验、控制变量、统计方法、实验数据了、差异是否显著……一个数都没有,就直接说观察到鸡蛋从固体变液体,所以复生了……

  这事压根跟科学沾不上边。

  不过在2015年,倒是有一个科学新闻,说一个科学家“复生”了熟鸡蛋,不仅发了正儿八经的学术论文,还得了当年搞笑诺贝尔奖……这是咋回事?

  这是当时的新闻报道:

  图源:中国食品学报

  图源:天天爱科学

  图源:生物探索

  然后笔者去看了论文,发现了让鸡蛋“变生”的“秘密”,是科学的秘密。

  让鸡蛋复生的科学家 Stephan Kudlacek 图源:Steve Zylius / UC Irvine

  熟鸡蛋变身的科学实验

  在介绍科学家的实验方法前,得先说明一些东西。

  首先,这个实验的目的并不是简单地让熟鸡蛋变生,那也太没意义了,科学家之所以做这个实验,是想研究蛋白质的结构是否可以复原。

  其次,把鸡蛋煮熟,本质上就是让蛋白质变性。蛋白质本质上就是由氨基酸组成的链条,这个链条被称为肽链。链条可以缠绕成各种形态,而变性则是让它改变结构,彻底把肽链给打散了。

  不同时常加热下的鸡蛋内部结构变化 图源:The Stay at Home Chef

  让蛋白质变性的方法有很多,比如加强酸、加强碱、加尿素、紫外线照射、X光线照射、超声波、搅拌……高温加热只是让蛋白质变性的方法之一。

  因为加热比其他方法容易得多得多,燃气灶、电磁炉、原始一点烧木头、烧炭都行,毕竟史前人类就是这么烧烤食物的,所以普通家庭里都会用高温加热的方法来让蛋白质变性。当然如果你不嫌麻烦或者奇怪的口味,以及你可以弄的到强酸、强碱这类特殊材料的话,你可以用上述其他方法来使蛋白质变性。

  加热是如何让鸡蛋变性的呢?

  在加热之前,生鸡蛋里的蛋白质通过氢键精确地折叠成结状结构。加热之后,大量的热能传递到鸡蛋里,蛋白质的结构的那些氢键被打破,链条被拆开,形成各种小的肽链或氨基酸。

  它们会随意地移动,会相互碰撞,然后形成全新的氢键。随着加热时间的推移,越来越多的氢键形成,被固定在了一起,只不过结构和之前完全不一样了,而且乱成了一团麻。从肉眼看来,就是一滩液体变成固体了。

  蛋白质加热变性的过程 图源:science.org

  熟鸡蛋变身的口诀

  煮熟鸡蛋之后,科学家怎么“复生”|呢?

  第一步,加一些水和尿素。

  前面如果你仔细看文章的话,你会发现我介绍让蛋白质变性的方法时候说到了尿素(Urea)。尿素和加热原理类似,破坏蛋白质的氢键,最终达到重组蛋白质结构的目的。尿素的味道并不可能好,所以如果你真的打算做这个实验,可能复生的鸡蛋在煮熟会很难吃。

  尿素让蛋白质变性的过程 图源:pubs.rsc.org

  先把煮熟的鸡蛋切成小块,然后加入尿素,加入尿素之后,原本乱成麻的蛋白质结构又被打散了,肉眼看到的就是固体的鸡蛋变成稀拉拉的一片,所谓的悬浊液。然后把悬浊液溶入水中。

  但现在只是把原本固定的结构打散了,并没有折叠成生鸡蛋原来的形状。

  第二步:高速旋转

  这一步基本上普通人是做不到的。这不是随便拿个摇摇杯就可以达到的旋转速度,这里的高速旋转是指每分钟5000转。这有多快?普通吊扇的转速就每分钟150-600转,更快点的排气扇也就每分钟1000-3000转。所以你如果想徒手达到“高速旋转”的话,前提你得有钢铁侠的装备。而且不光是有转速就够了,还得很好的控制不同组分在连续流动下的转速。

  科学家虽然也不能徒手高速旋转,但他们有实验室呀(有钱的实验室)。实验室里的设备长下面这样,一个高速涡流装置(The Vortex Fluidic Device ,VFD)。这也不是Weiss 自己实验室的设备,是从另一个科学家 Colin Raston 借过来的。

  图源:Gregory Weiss

  接下来,把尿素和蛋白质的液态混合物放了进去,以每分钟5000转的速度转了5分钟。高速旋转下,液态混合物被离心力甩到玻璃管上,扩散成一个非常薄的膜。混合物中靠近外侧的组分旋转的速度比内侧组分要快,不同组分之间的速度差异产生了剪切应力,导致这些蛋白质反复拉伸和收缩,就像拉橡皮筋一样。

  VFD工作过程 图源:文献1

  结果就是,科学家通过检测发现,他们恢复了鸡蛋中其中一种蛋白质85%的结构,也就是说恢复了活性。这种蛋白质是鸡蛋清里的,名为溶菌酶(lysozyme)。注意,这里只是恢复了鸡蛋中一种蛋白质的活性,而且还是85%。

  溶菌酶的结构 图源:C&EN - American Chemical Society

  所以整个研究中科学家并没有做到把熟鸡蛋变成生鸡蛋,而只是把熟鸡蛋中一种蛋白质结构复原了85%。研究的意义也只是在于重构蛋白质活性,而非把熟鸡蛋变生鸡蛋。

  为什么不能把所有的蛋白质活性都复原呢?

  因为不同的蛋白质需要不同的旋转速度、旋转时间……另外,蛋白质分子量越大,恢复活性的难度就越大。所以在同一个设备下用同一个处理参数对蛋清进行处理,只能恢复一种蛋白质的活性。

  为什么新闻标题用了熟鸡蛋变生鸡蛋呢?

  这只是科学家在论文里做的概括性比喻,出现在摘要里:uncooking egg。

  图源:参考文献1

  原论文标题翻译过来跟鸡蛋一点关系都没有:剪切应力介导的聚集体和包涵体的重折叠。新闻引用论文的时候如果直接用了这科学标题,八成都没人看了。

  看完这篇文章,你应该知道什么才是真正的科学了。

  参考文献:

  1.Yuan T Z, Ormonde C F G, Kudlacek S T, et al. Shear‐Stress‐Mediated Refolding of Proteins from Aggregates and Inclusion BodiesJ. ChemBioChem, 2015, 16(3): 393-396.

  2.https://www.rastonlab.com/untitled-c14ce


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