轮值专家
像眼睛这样的复杂器官是如何进化而成的？
眼睛是一种复杂且有用的器官，它不会因为随机的遗传事件而自发形成，但是眼睛却能通过突变与选择之间不断的相互作用，顺利地进化出来。这种相互作用也驱动了其他一些适应性进化。在某一种群内，当突变第一次发生时，每个个体都发生这种突变的可能性极小，常常只有一个突变副本存在于整个物种的基因库中。但作为一个整体，该物种的每一代都可能发生大量的突变。其中一些突变是极其有害的，携带这些突变的个体在尚未出生之前便被淘汰掉了。但绝大多数突变是无害的，至少是可以容许的，其中极少数突变还是有益的。这些幸存下来的突变将在种群中保留下来，成为它们载体基因中极其罕见的备选基因。大多数突变就是因为自身罕见的原因而最终消失；然而，有些突变对生存和繁殖起到的一些极小的作用，对个别基因或一些基因的个别位点上不同突变的长期积累率，却可能有着重要的影响。进化变异形成的模式似乎不是随机的，事实上，这种变化确实不是随机的：一些位点几乎从未发生变化，一些位点偶尔发生变化，而其余位点的变化则相对频繁。尽管如此，上述情况并不意味着突变本身不是随机发生的。事后看来，突变似乎总是发生在需要发生的地方，但是这种表面现象有可能是假象，选择本身就是一位伟大的魔术师。实际上，突变仅在需要突变的地方积累——经过许多许多代，首先在某个个体身上出现，接着在另一个体，再接着在其他个体身上出现。虽然在同一个基因组获得两个或多个“协同工作”的新突变可能要花费一些时间，但是，只要它们未在种群中消失，最终就会在某一有性繁殖物种中找到匹配的“搭档”。像人类这样视觉导向的的脊椎动物拥有极其复杂的眼睛，但是不同种类脊椎动物的眼睛在许多方面都存在着极大的差异，在整个动物界已经出现了若干种完全不同的眼睛结构设计。这种差异用生动的例子表明，一些简单的不能聚焦的光传感器如何逐渐进化和改善，变成今天我们所知道的各种复杂的、精致的成像视觉器官——眼睛。对于一个生物体来说，如果需要了解周围迅速变化的环境信息，有一种简单原始的感光器官可能比完全没有要好得多。假设本来就有这样一种原始的眼睛，可能会有上千种不同的突变，以不同的方式都稍稍改善了它的功能。一种突变出现，而且十分幸运地没有立即消失，而是在自然选择的力量下频繁出现，这就为其他一些突变的发生创造了条件。假如有充足的时间和持续的选择，这一过程往往就会使眼睛变得更复杂，从而轻而易举地改善眼功能。
回放录音时我的声音为何听起来不一样？
声音能够通过两种不同的途径到达内耳，这两种途径都会影响我们对声音的感知。由空气传导的声音从周围环境中通过外耳道、鼓膜和中耳，传送到耳蜗（内耳中充满流体的螺旋形结构物）。由骨骼传导的声音则通过头部组织直接到达耳蜗。当我们讲话时，声能会在周围的空气中传播，由空气传导途径通过我们的外耳到达耳蜗。声音还能从声带和其他结构直接传送到耳蜗，但是头部的力学特性会增强声音中更低沉的、频率更低的振动。在讲话的时候，我们听到的自己的声音，是沿着这两种途径传送的声音的混合物。而听自己讲话的录音时，由骨骼传导途径传送的声音，也就是我们所认为是自己“正常”声音的一部分，被过滤掉了。因此我们只能听到空气传导的、令人感到陌生的那部分声音。如果我们塞住耳朵的话，就能得到与此相反的体验——我们只能听到骨骼传导的那部分声音。一些人的内耳有些异常，这大大增强了他们对骨骼传导的这部分声音的敏感度，以至于他们连自己的呼吸声也听得一清二楚，甚至可以听到自己的眼球在眼窝里转动的声音。
听小骨怎样传递和放大声音？
中耳的锤骨、砧骨和镫骨总称为听小骨。它们排列成一个听骨链杠杆系统。从较大的耳膜到小得多的镫骨，都能产生振动能量。这些振动能量与听骨链杠杆系统的杠杆能力相结合，有效地传送能让我们听到声音的力量。这些中耳听小骨位于耳膜与耳蜗之间。耳蜗是一种螺旋状导管，它的毛细胞能将声音传送到内耳。内耳中充满了液体，因而我们的听觉系统必须将声音引起的空气振动传送给内耳中的液体。如果没有这些听小骨，那么只有约0.1％的声音能量能够到达内耳——其余的声音能量则被反射到耳朵外面，这就像人们在水下听陆地上声音的效果。当声音引起耳膜振动，耳膜也使中耳的听小骨运动起来。锤骨的一端与耳膜相连，另一端则与砧骨相连形成一个“铰链”。砧骨的另一端又与镫骨结合在一起。镫骨的踏板——一块形似马镫的搁脚板的平坦部分——与耳蜗上一个叫做卵圆窗（oval window）的孔松散连接，且能像活塞那样往复运动。这种运动将放大的振动传递给充满液体的内耳，从而将声音信号发送给大脑。
食物的外观或气味如何影响味觉？
大脑所感知的味道，实际上是食物味道、触感和气味三者融合到一起而产生的总体感觉——每种单独的感觉不仅会对食物的味道有影响，也是味道的组成部分。虽然严格意义上说，视觉不是这个综合过程的一部分，但它也会以自己的方式影响大脑对食物的感觉。我们所感知的食物或饮料的味道，部分取决于它所激活的味蕾：甜、酸、咸、苦、可口或油腻（这一点尚存争议）。并排在味蕾旁边的感觉细胞，让我们能感知诸如温度、香馥、润滑之类的口感特性。嗅觉似乎也来自于嘴，虽然那里并没有负责分辨气味的细胞。这种情况下，感觉是通过鼻通道末端细胞的激活而产生的。这些细胞收集到的信息通过一种称作嗅觉转介（olfactory referral）的过程传递给嘴。通过嘴的后部获得与气味有关的信息，被称为鼻后嗅觉；通过鼻孔收集与气味相关的信息，则称为鼻前嗅觉。这两种方法都对食物的味道产生影响，例如香草等芳香就能使闻着很香的东西吃起来觉得更香。你自己也能验证嗅觉转介这一现象：试着捏住鼻子咀嚼一块草莓味软心豆粒糖。你能分辨出甜味和一点点酸味，也能感觉到这块糖的软硬（先硬后软），但是却无法分辨出草莓的味道。可是当你松开鼻子时，承载气味的分子便能通过鼻腔到达嗅觉细胞，草莓味软心豆粒糖的味道一下子全都表现出来了。虽然相比嗅觉而言，视觉在感知味道方面所起的作用不是那么直接，但人们最喜欢用它来鉴别食物，从而影响人们对食物品质的期望值。在一个典型实验中，法国科研人员用一种没有气味的染料给白葡萄酒染上红色，然后请一些专家来品酒。这些品酒师使用了一些典型的红葡萄酒术语来描述这种染色葡萄酒，而没有使用本该用于评定白葡萄酒的术语。这个实验表明，饮料的外观在人们感知味道的过程中起着重要的作用。
嗅觉神经元仅能存活60天，但为什么我们很久以后仍记得那些气味？
在我们闻到某种气味时，气味分子会与嗅觉神经元相互作用。一段时间之后，这些神经元中至少有一部分已经被替换，但我们仍能识别出该气味。这是因为嗅觉系统中的整体活动模式一直保持着相对稳定的状态。嗅觉神经元位于鼻后黏液中，并通过轴突（从胞体内传递信息的指状突起物）将数据传递给大脑。科学家发现了越来越多的神经元，它们会在人的整个生命周期中不断死亡，被新的神经元取代，嗅觉神经元就是其中一种。幸运的是，这些神经元并非同时死亡，而且对给定气味做出反应的嗅觉神经元的数量相当多。1991 年，琳达·巴克（Linda B. Buck）和理查德·阿克塞尔（RichardAxel）通过研究证明，编码嗅觉受体蛋白的基因是个庞大的家族。他们也因此获得2004 年度诺贝尔生理学或医学奖。在他们的研究成果中，一项重要结论就是，单个嗅觉神经元通常只能表达这些基因中的一种。也就是说，气味分子会刺激特定神经元所表达的受体蛋白，使神经元发出信号，提供与该气味有关的信息。事实上，当一个表达某特定受体基因的嗅觉神经元死亡，而表达该基因的一个新神经元发育成熟时，这个新神经元的轴突便接过前辈的班，与同一组嗅球神经元相连接。因此，尽管存在着连续不断的重新连接，但这种现象使得整个活动模式长期保持稳定。然而，一个单独的受体蛋白似乎能绑定（或识别）许多种不同的气味。因此，绝大多数单个细胞（通过它们的受体）都能同时感知咖啡、香草冰淇淋或波尔多葡萄酒中挥发性化学物质的亚分子特性，而不仅仅是上述物质中的一种。例如，一个嗅觉受体神经元可以感知某一特定长度的烃链，或者如乙醇或乙醛之类的某种特定官能团。因此，任何一种特定的感觉神经元都够识别有共性的多种不同气味。然后，大脑（确切地说是大脑的嗅球和嗅皮层）将检查任意时段被激活的感觉神经元组合，并解析它们的模式，形成我们理解的气味。一种气味模式是由很多输入成分形成的，因此缺少少量成分并不会明显改变这种模式，也不会改变大脑的感知结果。
