一些昆虫能排泄化学物质击溃“敌人”。人类有时能闻到它们，乃至看到它们，可是很难幻想可以听见这些物质。
近日，研究人员初次提出了一种了解单一及混合昆虫排泄化学物生物活性的新办法，即经过一个声化进程将昆虫排泄物的化学信号建模为听觉信号。换句话说，他们将排泄物的化学成分转换成了可以听到的声响，并丈量了人类的反响。
9月23日，相关论文刊登于《模式》。
听见排泄物
叶蜂幼虫能排泄挥发性化学物质击溃捕食者，尤其是蚂蚁。
一直以来，研究人员经过安排猎物和捕食者评估这些防御办法的有效性，即所谓的生物测验。但仅运用生物测验很难量化杂乱混合物的生物活性——如昆虫开释的挥发性防御排泄物，以及单一化合物对混合物驱避性的影响。
“生物测验本身或许很困难，例如，人们难以采集到满足的猎物和/或捕食者。”论文通讯作者、比利时皇家自然科学研究所昆虫学家Jean-Luc Boevé在承受《中国科学报》采访时说。
2009年4月，Boevé初次提出了将挥发性化学物质转化为声响的主意。
“一些小分子，比方醋中含有的醋酸或一些蚂蚁开释的刺激性甲酸，非常易挥发，并能迅速扩散到空气中。”Boevé说，“所以，我以为有或许将挥发性转化为相应凹凸的音调，以及将其他化学特征转化为声响特征。”
实际上，化学物质能经过一种名为声化的进程转化成声响。每个分子的重要特征，比方它的分子量和官能团，都可以被映射到声响的不同参数上，比方音高、持续时刻和音色。
“咱们挑选将化学物质转化为听觉信号的一个首要原因是，这两种信号都是随着时刻的推移而进化的，例如闻到的气味和听到的声响，这两种感知从开始到完毕一般都随时刻而改变。”Boevé说。
蚂蚁啥感受
Boevé和布鲁塞尔工业研究所信息工程师Rudi Giot将这些化学信息输入到一个合成器中，后者会为每个分子制造声响，然后这些声响会在不同的音量水平上被混合，终究录下昆虫防御性排泄物的“声响”。
“化学信号介导了昆虫首要的生态彼此作用。为了在不同感知中表征化学数据，咱们在分贝水平上混合了转化后的声响信号，以反映这些化学物在不同物种的特定排泄物中的相对浓度。”Giot说。
那么，这些声响能很好地代表排泄物吗？怎么判别？
“咱们的首要目标就是回答这两个问题。最初，咱们假定听到的声响可以代表挥发物，这一假定得到了刺激传播时空动态模拟的支撑。”Boevé说。
之后，研究人员经过生物检测，对比了人类听众与捕食者（这里是蚂蚁）对这些防御性挥发物的反响，进而验证了这一假定。统计分析表明，蚂蚁对挥发物的反响与人类对相应声响的反响类似。
他们还量化了这些声响使人类感到不愉快的程度——丈量受试者与扬声器有多远才能到达“舒适间隔”。他们表明，在大约50名参与者中，有一部分人将这些声响描述为不愉快乃至令人恐惧的声响，可以与恐怖或科幻电影中的背景音乐片段相媲美。
“声化使咱们可以经过听到防御性排泄物的生物活性得到新知道，并经过丈量声响强度量化这种知道。”Boevé说。
这项研究还利用了这样一个事实：人脑处理信息的办法因信息感知器官的不同而异。Giot说：“一般，声化进程用于检测大数据集的特定元素。例如地震数据中记载的地震，或者互联网数据流中的网络黑客行为。”
用声响感知
实际上，为了了解一个杂乱现象，声学经常被用来连接两个不相关的领域。除了昆虫排泄物，细胞、病毒、辐射、天体乃至“上帝粒子”等都能有自己共同的声响。
声化技能的运用可以追溯到1908年乃至更早——德国物理学家盖革当时规划并制成了一台α粒子计数器。辐射使计数器中的气体电离会产生电流脉冲，从而宣布连续不断的咔嗒声。该设备至今仍是核物理学和粒子物理学不可短少的探测器，是实验室中敏锐的“眼睛”。
新冠肺炎疫情期间，新冠病毒刺突蛋白结构也被转译成音乐。美国麻省理工学院的Markus J. Buehler相同运用声化技能，给每个氨基酸分配一个共同的音阶音符，从而把整个蛋白质转换成开始的乐谱。编钟声、拨弦声、长笛声代表了刺突蛋白质的不同方面。研究人员以为，这种办法比传统的蛋白质研究办法（如分子建模）更快、更直观，可以帮助科学家更容易找到抗体或药物或许结合的蛋白质位点——只需查找与这些位点对应的特定音乐序列。
高能物理学家Piotr Traczyk为了纪念欧洲大型强子对撞机发现“上帝粒子”——希格斯玻色子，选取了查找进程中的两张首要数据图，将其中一张图的数据转化为音符，终究谱写出一首希格斯玻色子重金属摇滚乐。
另一方面，声响也能“发明”全新蛋白质。Buehler团队将蛋白质的杂乱结构转化成乐谱，随后给电脑一个序列，人工智能体系就能规划出一种在自然界中从未有过的蛋白质。相关论文刊登于《APL生物工程》。Buehler 表明，这样一种办法为制造全新的生物材料铺平了路途。
不过，关于昆虫排泄物研究而言，声化技能还存在限制。该技能仅限于对利己素的研究，或许在诸如信息素的研究中没有用途。“信息素作用于同一种个体之间，利己素作用于物种之间。信息素在进化进程中被精细地调节以引出特定行为，例如集合、示警和繁殖等。从化学视点来看，信息素一般比异种激素混合物简略得多——包括的化合物更少。”Boevé说。
目前，研究人员正持续研究其他大型化学物质数据集，以开发挥发性物质声化创新办法。Boevé希望新办法能与现有的挥发性物质测验技能彼此补充，特别是在昆虫较少的季节或难以获取满足排泄物的情况下。
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近日，研究人员初次提出了一种了解单一及混合昆虫排泄化学物生物活性的新办法，即经过一个声化进程将昆虫排泄物的化学信号建模为听觉信号。换句话说，他们将排泄物的化学成分转换成了可以听到的声响，并丈量了人类的反响。
9月23日，相关论文刊登于《模式》。
听见排泄物
叶蜂幼虫能排泄挥发性化学物质击溃捕食者，尤其是蚂蚁。
一直以来，研究人员经过安排猎物和捕食者评估这些防御办法的有效性，即所谓的生物测验。但仅运用生物测验很难量化杂乱混合物的生物活性——如昆虫开释的挥发性防御排泄物，以及单一化合物对混合物驱避性的影响。
“生物测验本身或许很困难，例如，人们难以采集到满足的猎物和/或捕食者。”论文通讯作者、比利时皇家自然科学研究所昆虫学家Jean-Luc Boevé在承受《中国科学报》采访时说。
2009年4月，Boevé初次提出了将挥发性化学物质转化为声响的主意。
“一些小分子，比方醋中含有的醋酸或一些蚂蚁开释的刺激性甲酸，非常易挥发，并能迅速扩散到空气中。”Boevé说，“所以，我以为有或许将挥发性转化为相应凹凸的音调，以及将其他化学特征转化为声响特征。”
实际上，化学物质能经过一种名为声化的进程转化成声响。每个分子的重要特征，比方它的分子量和官能团，都可以被映射到声响的不同参数上，比方音高、持续时刻和音色。
“咱们挑选将化学物质转化为听觉信号的一个首要原因是，这两种信号都是随着时刻的推移而进化的，例如闻到的气味和听到的声响，这两种感知从开始到完毕一般都随时刻而改变。”Boevé说。
蚂蚁啥感受
Boevé和布鲁塞尔工业研究所信息工程师Rudi Giot将这些化学信息输入到一个合成器中，后者会为每个分子制造声响，然后这些声响会在不同的音量水平上被混合，终究录下昆虫防御性排泄物的“声响”。
“化学信号介导了昆虫首要的生态彼此作用。为了在不同感知中表征化学数据，咱们在分贝水平上混合了转化后的声响信号，以反映这些化学物在不同物种的特定排泄物中的相对浓度。”Giot说。
那么，这些声响能很好地代表排泄物吗？怎么判别？
“咱们的首要目标就是回答这两个问题。最初，咱们假定听到的声响可以代表挥发物，这一假定得到了刺激传播时空动态模拟的支撑。”Boevé说。
之后，研究人员经过生物检测，对比了人类听众与捕食者（这里是蚂蚁）对这些防御性挥发物的反响，进而验证了这一假定。统计分析表明，蚂蚁对挥发物的反响与人类对相应声响的反响类似。
他们还量化了这些声响使人类感到不愉快的程度——丈量受试者与扬声器有多远才能到达“舒适间隔”。他们表明，在大约50名参与者中，有一部分人将这些声响描述为不愉快乃至令人恐惧的声响，可以与恐怖或科幻电影中的背景音乐片段相媲美。
“声化使咱们可以经过听到防御性排泄物的生物活性得到新知道，并经过丈量声响强度量化这种知道。”Boevé说。
这项研究还利用了这样一个事实：人脑处理信息的办法因信息感知器官的不同而异。Giot说：“一般，声化进程用于检测大数据集的特定元素。例如地震数据中记载的地震，或者互联网数据流中的网络黑客行为。”
用声响感知
实际上，为了了解一个杂乱现象，声学经常被用来连接两个不相关的领域。除了昆虫排泄物，细胞、病毒、辐射、天体乃至“上帝粒子”等都能有自己共同的声响。
声化技能的运用可以追溯到1908年乃至更早——德国物理学家盖革当时规划并制成了一台α粒子计数器。辐射使计数器中的气体电离会产生电流脉冲，从而宣布连续不断的咔嗒声。该设备至今仍是核物理学和粒子物理学不可短少的探测器，是实验室中敏锐的“眼睛”。
新冠肺炎疫情期间，新冠病毒刺突蛋白结构也被转译成音乐。美国麻省理工学院的Markus J. Buehler相同运用声化技能，给每个氨基酸分配一个共同的音阶音符，从而把整个蛋白质转换成开始的乐谱。编钟声、拨弦声、长笛声代表了刺突蛋白质的不同方面。研究人员以为，这种办法比传统的蛋白质研究办法（如分子建模）更快、更直观，可以帮助科学家更容易找到抗体或药物或许结合的蛋白质位点——只需查找与这些位点对应的特定音乐序列。
高能物理学家Piotr Traczyk为了纪念欧洲大型强子对撞机发现“上帝粒子”——希格斯玻色子，选取了查找进程中的两张首要数据图，将其中一张图的数据转化为音符，终究谱写出一首希格斯玻色子重金属摇滚乐。
另一方面，声响也能“发明”全新蛋白质。Buehler团队将蛋白质的杂乱结构转化成乐谱，随后给电脑一个序列，人工智能体系就能规划出一种在自然界中从未有过的蛋白质。相关论文刊登于《APL生物工程》。Buehler 表明，这样一种办法为制造全新的生物材料铺平了路途。
不过，关于昆虫排泄物研究而言，声化技能还存在限制。该技能仅限于对利己素的研究，或许在诸如信息素的研究中没有用途。“信息素作用于同一种个体之间，利己素作用于物种之间。信息素在进化进程中被精细地调节以引出特定行为，例如集合、示警和繁殖等。从化学视点来看，信息素一般比异种激素混合物简略得多——包括的化合物更少。”Boevé说。
目前，研究人员正持续研究其他大型化学物质数据集，以开发挥发性物质声化创新办法。Boevé希望新办法能与现有的挥发性物质测验技能彼此补充，特别是在昆虫较少的季节或难以获取满足排泄物的情况下。
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来源：中国科学报
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