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现代文阅读-实用类文本 适中0.65 引用2 组卷274

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古生物学是一门古老的学科,已经有两百多年的历史。历史上如始祖鸟、北京猿人等关键化石的发现都填补了生命演化历史的空白。如今,新的观测分析手段,给古生物学这样的传统学科注入了新的活力,从原有的以及新发现的化石中挖掘出的大量前所未知的全新信息,让我们逐渐看清远古时代。

传统上,古生物学家通过肉眼、放大镜、光学显微镜、电子显微镜来观察和研究生物化石外表的宏观和微观结构。但是,生物化石的很大一部分信息量包含在其内部,需要古生物学家通过其他技术手段来揭示。

早在20世纪中叶,就有古生物学家尝试用X光透视化石,但简单地使用X光照射,只能取得照射方向上的一点模糊的内部结构信息,要重建各个方向上的全部三维结构信息,就必须使用断层扫描技术,这有点像无损的磨片或切片。断层扫描(CT)最初在医学和制造业中发展起来,20世纪90年代开始,古生物学家尝试将此技术应用到化石研究中。由于化石比生物体致密得多,且不同化石的物质成分千差万别,直接套用医用CT机器往往很难达到理想的扫描效果,研发古生物研究专用CT就成为迫切需求。在这方面,我国走在了国际前列——2008年,古脊椎所与高能物理研究所和自动化所合作研制了全球首套专门应用于古生物化石研究的高精度CT,包括225kV显微工业CT和450kV通用型工业CT,并于2011年投入使用。这使得古生物学家能够方便、快速、高质量地对不同大小的脊椎动物(含人类)化石及现生生物的内部精细形态和显微结构进行无损检测和重建。应用这套设备,古生物学家迅速取得了一批重要成果,如古脊椎所朱敏团队对早期有领鱼类内部结构的重建,补充了从鱼到人演化史上的关键环节;刘武团队对中国重要人类化石基于CT的研究,定量重建了远古人类的颅内模、内耳骨迷路等精细内部结构。

古代生物死亡后,不同的有机物组分保留的时间长短不一,提供的生物的信息不同,而承载生物体内遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA),成为重建古生物演化历史的重要工具。这一研究方法肇始于20世纪80年代。21世纪初期,受益于人类全基因组的发表和高通量测序技术的发展,古DNA领域开始蓬勃发展。斯万特中博是这一领域的奠基人,着手解决DNA污染问题,搭建了世界上第一个古DNA研究的超净室,并设计出超净室的工作规则。他带领团队重构出尼安德特人的基因组,发现了丹尼索瓦人——首个仅通过古分子证据而确认的已灭绝古人类。2022年的诺贝尔生理学或医学奖也因此颁给了帕博。古DNA提取物中常常包含大量污染DNA,使得测序的大部分DNA分子都是无用的信息,真正有用的常常不到测序数据的1%。对此,古脊椎所付巧妹研究员和迈耶研发应用了DNA捕获技术——通过设计DNA或RNA探针,像钓鱼一样把目标古DNA从海量的污染DNA中钓取出来。

自2010年起,古脊椎所建立了国际一流水平的分子古生物学实验室,以古DNA技术为核心,在主攻古人群基因组研究的同时,并行开展动物古基因组、共生微生物及病原微生物演化、古蛋白质研究等衍生7研究方向。2016年首次翔实地绘制出冰河时代欧亚人群的遗传谱图:2017年对田园洞人个体进行DNA测序,实现中国地区乃至整个东亚最古老人类的第一个全基因组测序:2018年从来次冰期前后迄今最古老的大熊猫化石成功提取到完整线粒体,揭示大熊猫新的线粒体谱系。2018年建立自动化实验平台后,实验速度快、精确度高、产量高,产出了系列重磅成果,例如,揭示东亚早期现代人的遗传多样性及长时间尺度下动态演化围谱;阐明华夏族群万年来的遗传连续性及不同文化人群的迁徙融合历史;阐述东亚特有适应性基因的选择机制:明确以台湾岛阿美人和泰雅人为代表的南岛语族与福建内陆古人群同源。这些研究更新、补充或修正国际学术界相关学术假说,为阐明华夏族群的形成过程及追溯南岛语族源流等提供了重要科学依据。实验室也在珍稀保护动物(如金丝猴、南方灰狼)演化研究上取得重大新发现,并推广至更多巴灭绝动物及濒危动物研究领域。

随着研究的深入,古生物学从定性描述进入定量的计算,引进统计学模型。研究中越来越关注生物多样性的变化、形态特征的宏演化。在古生物学中系统发育分析规模越来越大,涉及上百个物种、数千个性状。这些研究都涉及大数据,需要高性能计算机的协助。

为了建立古生代(约5.4亿年——2.4亿年前)海洋生物多样性,南京大学樊隽轩团队遴选了3112个地层剖面、11268个海洋化石物种的26万条化石数据,团队结合了模拟退火算法和遗传算法,自主开发了基于并行计算的约束最优化方法。利用天河二号超级计算机,经过反复计算和验证,获得了全新的寒武纪一三叠纪海洋无脊椎动物的复合多样性曲线。

近些年来贝叶斯方法在古生物学中广泛运用,但是这种方法对于计算性能要求高,即使使用目前的高性能计算机,一次运算也可能需要数周甚至上月的时间。不少古生物研究机构专门购置了高性能计算机,运行专门开发的分析软件。比如,近些年古脊椎所发表的重要成果大多离不开高性能计算机的支撑。

科研人员基于深度学习、卷积神经网络、图像识别等等进行探索,以期实现化石的自动鉴定。古生物学中微体化石的鉴定费时费力,而且很多是重复劳动,但是这一工作在油田钻井、环境研究中却必不可少;我们还希望能够实现牙形刺、笔石、孢粉等由人工鉴定转向自动识别。这个领域刚刚兴起,需要专业的古生物学家建立鉴定准确的图片库以供机器学习,也需要人工智能等多学科交叉,以实现可靠的自动鉴定。

(摘编自《光明日报》2023.3.2《当古生物遇到新科技》)

【小题1】下列对材料相关内容的理解和分析,正确的一项是(     
A.“新的观测分析手段”即除了肉眼、放大镜、光学显微镜、电子显微镜等传统技术手段以外的高精度扫描技术。
B.“DNA捕获技术”,通过设计DNA或RNA探针,把被测序的DNA分子从海量的被污染古DNA提取物中“钓取”出来。
C.“分子古生物学实验室”是以古人群基因组、动物古基因组、共生微生物及病原微生物演化、古蛋白质等为研究方向的实验室。
D.“化石的自动鉴定”这一目标,依靠建立鉴定准确的图片库,借助人工智能等多学科交叉的手段,就可以实现。
【小题2】下列对材料相关内容的概括和分析,不正确的一项是(     
A.观察和研究生物化石外表的宏观和微观结构,通过新的观测分析手段揭示其内部结构,这样挖掘出的全新信息能让我们逐渐看清远古时代。
B.我国研制的专门应用于古生物化石研究的高精度CT,让朱敏团队完成了对早期有领鱼类内部结构的重建,走到了国际前列。
C.建立自动化实验平台后,古脊椎所产出的研究成果,既有助于阐明华夏族群的形成过程,也有助于南岛语族源流的追溯研究。
D.樊隽轩团队遴选大量地层剖面和化石数据,自主开发了基于并行计算的约束最优化方法,是为了建立古生代海洋生物多样性。
【小题3】根据材料内容,下列说法正确的一项是(     
A.生物化石的很大一部分信息包含在其内部,又因为化石比生物体更致密,故只有高精度CT能取得生物化石内部结构信息。
B.刘武团队使用应用于古生物化石研究的高精度CT定量重建远古人类的颅内模、内耳骨迷路等精细内部结构,说明医用CT机器无法达到理想的扫描效果。
C.因为古DNA提取物中常常包含大量污染DNA,使得测序的大部分DNA分子都是无用信息,所以古DNA研究超净室的出现能重建古生物演化历史。
D.化石的自动鉴定领域刚刚兴起,这-技术有多种应用场景,科研人员要基于深度学习、卷积神经网络、图像识别等进行探索。
【小题4】本文采用了怎样的行文结构?请简要说明。
【小题5】本文作为篇科普文章,语言严密且运用了多种说明方法,请指出其中两种,并结合文章简要分析其表达效果。
22-23高三下·重庆沙坪坝·阶段练习
知识点:科普-自然科学类 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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基因编辑技术的发展标志着生命科学的重大进步,特别是“基因魔剪”(CRISPR/Cas9 技术)的运用,使得科学家具有一种超级能力,能够对人类的基因进行干预,设计“基因编辑婴儿”,这意味着人类能够通过编辑基因的方式改变和创造自身。这引发的道德担忧就是:人类是否可以利用科学技术去改变人性?这种对生物技术的担忧,不仅仅体现在技术性和安全性层面,而且是更深层次的伦理忧思:基因编辑技术对自然人类的改变,使尊严理论面临滥用和无用的技术诘问,构成了对人类尊严的巨大挑战。

在道德哲学理论中,对基因编辑问题形成了“尊严反对论”和“尊严自主论”两种完全对立的观点。 尊严反对论是一种主流的观点:认为基因编辑技术的应用违反伦理和道德,有悖于对人的尊重,是对人性尊严的贬低和人权的侵犯。德国学者拜尔茨对基因技术带来的人的再造表达了“严重的忧虑”,“这种技术干预人的生殖违反自然的感觉,无疑是上面所说的忧虑与不安的核心”,是对人的本质的违犯和蔑视。尊严反对论对基因编辑的态度是非常强硬的,把尊严不可侵犯作为一个不证自明的前提和基础,但似乎更多的是一种空洞的观点,缺乏实质性的论证和有力的反对性理由。

与强硬的尊严反对论不同,尊严自主论对基因编辑持有一种赞成的观点——自由主义优生学。德沃金作为自由主义优生学的主要代表,提出:“使未来的人类寿命更长、更有才华、取得更大的成就,这种超然的抱负本身没有错。比较而言,假如玩弄上帝意味着努力完善我们人类,在上帝有意或自然盲目创造出来的东西中加入我们自觉的设计,则伦理个人主义的第一条原则会同意这种努力,它的第二条原则,在不存在有关危险性的确凿证据时,也禁止阻碍那些愿意充当领头人的科学家和医生。”

“追求完美”是人类共同的梦想。对基因完美的追求,其实是人类自由神话的一次无边界的冒险,在根本上是现代性逻辑极端发展的后果,超出了理性和自由的边界。人类虽然看到了基因技术所带来的后果和担忧,但却无法摆脱基因编辑技术所带来的福祉的吸引,更无法拒绝生命升级的诱惑。

设想一下后人类的生活图景,人类在基因技术和增强的干预下,得到最大的长寿和健康。基因技术革命改变了人的生存方式,给人类的福祉、长寿和健康带来了很大的受益,但在后人类未来人类以怎样的方式存在,如何守护人的生命的自由本性,保有人类的尊严,是人类不得不思考的问题。人类在“自由和权利”的名义下,打着生命自主权的旗号,以基因增强的方式追求完美,却失去了人类真正的自由本性和生命存在的意义。

人类真正的自由和尊严的意义并不仅仅在于个体的权利和自尊的获得,去追问“我应该拥有什么”,更在于去追问“我们应该做什么”,对他者和未来的人类负责任 。虽然未来充满着风险和不确定性,但永远不要忘了我们作为自由责任者的身份,我们需要在自由者的共在关系中重建人类的尊严和规范性的基础,坚守人类生命的自由本性。

(摘编自刘静《基因编辑与人的尊严——关于基因技术革命的伦理学思考》)

【小题1】下列关于原文内容的理解和分析,不正确的一项是(       
A.基因编辑技术的发展,使科学家能对人类基因进行干预,设计“基因编辑婴儿”。
B.拜尔茨对基因技术带来的人的再造的忧虑是出于对人的尊重但需要实质性的论证。
C.尊严反对论认为,随着基因技术的发展,科学家自由选择的前提是能承担责任。
D.“尊严反对论”和“尊严自主论”都以人类尊严为主要依据,但观点完全相反。
【小题2】下列对原文论证的相关分析,不正确的一项是(       
A.文章阐述“尊严反对论”和“尊严自主论”,表明基因技术存在伦理上的担忧。
B.文章转述德沃金对基因干预的支持言论,呈现了人的理性的自负和自由的膨胀。
C.文章第五段对后人类生活图景的设想,有助于抽象论证伦理学对人类尊严的保卫。
D.文章对尊严反对论在论证和反对理由上的补充,有助于理解这一观点的局限性。
【小题3】根据原文内容,下列说法正确的一项是(       
A.人类无法逃避技术发展的“命运”,因为技术的本质应该是对人类的“操控”。
B.人类不能出于“尊严不可侵犯”反对基因工程,同时又基于尊严自主论观点支持它。
C.“后人类”要在承认、交互性和交往共同体的责任中寻找尊严的规范性力量。
D.基因增强的方式可以帮助人类追求真正的自由本性和生命存在的意义,走向完美。
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泥砖、辐射形钢纹轮胎、玻璃纤维的钓鱼竿、钢筋混凝土和航天飞机上的隔热瓦有什么共同之处呢?答案是这些材料都是复合材料。复合材料是由两种或两种以上成分组成的材料,它具有组成成分的所有属性,而又不同于并优于其中任何一种成分。例如,今天许多游艇的船身都是由一种叫做增强塑料的复合材料制成的,增强塑料里含有玻璃、塑料、碳和一些其他种类的纤维。与制成它的纤维或塑料相比,其具有更坚硬、更耐用且密度小的优点,这些特性都是人们非常期待的,现在美国每年生产大约14亿千克的复合材料,这些产品出自大约2000家工厂里的15万多名员工之手。

复合材料的两种主要成分是母体和填充物,母体是提供主体、形状和容积的材料,它将材料聚集在一起。填充物是内嵌在母体内的材料,它决定了母体的内在结构、增加了母体的物理属性。在任何一种复合材料中,填充物的属性都补充和增加了母体的属性;反之亦然,母体的属性也对填充物的属性有所补充和增加,例如,在增强塑料里,纤维填充物有很强的张力,但是它们很脆;相反,内嵌纤维的塑料母体有很好的耐弯曲能力,但张力很差,由纤维和塑料制成的复合材料结合了这两种成分的优点,既有很强的张力,又有很好的弯曲度。另外,这种复合材料和其他大多数的复合材料一样,还具有其他理想的性质,如低密度、很强的抗磨损和抗劳损的能力。

填充物有多种形式,包括微粒、纤维、薄片和强化水晶。强化水晶是如同微小纤维一样的独立晶体。在游艇的例子中,玻璃、塑料、碳或其他纤维构成了填充物,而塑料是它的母体。

复合材料的一个显著特点是它们的母体和填充物之间有明显的界线。也就是说,两者是异质的。从这个角度来说,它们不同于合金。合金是由两种或更多的金属完全地相互混合而形成的一种同性质的混合物。例如黄铜,一个人不可能辨别出制成这种合金的铜和锌,而在制造游船的复合材料里,玻璃纤维或其他的纤维填充物和塑料母体可以被清楚地分辨出来。

一些复合材料的填充物和母体之间有着直接的联系。例如,自然界中的沉积岩,鹅卵石和小岩石都内嵌在砂岩母体内。还有一些复合材料的填充物和母体之间会有一个中间状态,叫做中间相。例如,在叠层复合材料中将填充物和母体连在一起的黏着物就是中间相。

复合材料的研究者们更关注他们所研究材料的各种物理属性,其中一些属性包括强度、韧度、耐磨度、抗热和抗电属性。在许多情况下,最重要的属性是密度。当其他因素相同时,通常最好的状况是高密度对高强度、高密度对高韧度,或者比率相近。此时,韧度是指材料通过弯曲来吸取能量而不受破坏的能力,否则它的形状属性就会发生改变。例如在飞机和汽车设计中,一个重要的目的就是使机身或主体上每千克材料都达到最高强度和韧度。在这方面,现代许多的复合材料都远远优于传统上用于机身、机翼、发动机、车身以及机动车其他结构部分的金属和合金。

自然界中存在着丰富的复合材料,其中最常见的两种是骨骼和木头。骨骼是一种非常复杂但结构有序的材料,至少有两层合成结构,其中一层由蛋白质分子和内嵌在蛋白质分子母体内的矿物磷灰石组成,矿物磷灰石增强了骨骼的韧度和强度。木头是由少数基本材料组成的一种复杂的合成品,主要包括纤维素、木质素和半纤维素。骨骼和木头只是自然界众多复合材料中的两个,其他的还包括牙齿、贝壳、陆生动物等。母体和填充物的特性相结合形成了坚硬、耐用的材料,被生命有机体用于各种用途。

(摘编自《神奇的化学》)

【小题1】下列对材料相关内容的理解和分析,正确的一项是(     
A.作者介绍美国复合材料生产情况时,用列数字的方法突出其生产的工厂之多,产量之大。说明美国对复合材料的重视程度远远高于其他国家。
B.由于纤维填充物有很强的耐弯曲力,塑料具有很好的张力,因此在受力大、韧性要求高的复合材料中,可以大量地添加纤维和塑料等物质。
C.复合材料因用途的不同所以对其属性要求也各异,研究者除了需要重视密度属性外,还应关注材料的强度、韧度、耐磨度等其它物理属性。
D.复合材料在强度和韧度方面有着明显优势,所以飞机和汽车制造商用复合材料代替了传统上用于制造飞机、汽车等相应结构的金属和合金。
【小题2】下列对材料相关内容的分析和评价,不正确的一项是(     
A.文章开头采用设问的方式,即强调了复合材料已被广泛应用于生活中的各个领域,同时也自然地引出下文对复合材料的介绍。
B.许多游艇的船身是由增强塑料制成,增强塑料也是一种复合材料,包含了多种成分,它的母体是塑料,填充物是纤维等物质。
C.文章将复合材料和合金进行比较,发现合金比不过复合材料,其关键在于合金内部不同成分会混合在一起,削弱了合金属性。
D.自然界中也存在着丰富的复合材料,骨骼、牙齿、木头、贝壳等都属于复合材料,这些复合材料被生命有机体用于各种用途。
【小题3】复合材料具有哪些特点?请根据材料简要回答。
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脊髓灰质炎通过受污染的水传播,这种会致人瘫痪,有时还会致人死亡的疾病,在上世纪30年代中期让人们惊恐不已。每年夏天,脊髓灰质炎发病人数都会激增,所以母亲都不让孩子去公共游泳池。就连最有特权的人也不能保障自身的安全。

病毒学家科普罗夫斯基决心要首先发明脊髓灰质炎活疫苗。活疫苗含有经过减毒的野生病毒,它会在接种者体内造成轻度感染,进而产生抗体,但不会让接种者患病。相反,灭活疫苗中用于引起免疫应答的病毒经过化学或物理过程已经被杀死了。

然而,生于纽约的索尔克,他将胜过科普罗夫斯基,赢得率先发明脊髓灰质炎疫苗的荣誉。索尔克的疫苗中含有野生的、被甲醛杀死的脊髓灰质炎病毒。注射到人体内的疫苗,会像活病毒那样诱使免疫系统识别并作出反应,在血液中产生抗体。

但是,科普罗夫斯基等许多其他病毒学家从一开始就坚信,脊髓灰质炎减毒活疫苗比灭活疫苗更优越。索尔克的疫苗需要多次注射,后面还需要加强注射,即使这样,似乎也不能阻止免疫力随时间推移而减弱。此外,索尔克的疫苗是肌内注射的,不能在咽喉或消化道壁——脊髓灰质炎病毒进入人体的主要入口——产生足够强的抗体。

野生脊髓灰质炎病毒借由受到污染的水或食物,通过口进入人体,随后在消化道内增殖,又通过粪便排出体外。在没有疫苗的时代,这种感染在大多数人身上的表现都很温和,许多人感染了都不知道。只有在脊髓灰质炎病毒从消化道侵入血液,移动到脊髓和脑时,感染者才会瘫痪,甚至死亡。许多病毒学家相信,用饮料或糖丸接种的活疫苗可以模仿人感染的自然路径,在消化道壁和血液里产生足够强的抗体,从而带来终身免疫。口服疫苗还更便宜。同时,也更容易接种,它不需要请受过专业训练的医护人员来注射。而且,它还会存在于已接种者的粪便里,可以在卫生条件较差、水质不洁净的环境中传递给未接种者,在其中一些人体内也激起保护性的免疫应答,这就是所谓的被动免疫。相应的危险在于,粪便中的活疫苗病毒可能会随时间推移而突变,重新变成感染性病毒,从而传播脊髓灰质炎,而非保护人们。

制备活疫苗要实现微妙的平衡。科学家需要充分弱化病毒,阻止其致病,但是又不能过于弱化,让它无法造成轻微的感染来激起保护性免疫应答。科普罗夫斯基不遗余力地要赢得这场竞赛,率先研发出最好的活疫苗。他从一位患脊髓灰质炎的29岁男性身上提取了血清和脑脊髓液,直接注射到小鼠脑中。在一只小鼠患上脊髓灰质炎后,他将它的脑和脊髓磨碎,注射给另外一组小鼠,以此类推注射了数组小鼠。接着,他从这些小鼠身上提取出病毒,依序注射到几组棉鼠脑中——同样是将受感染的脑和脊髓注射给每组新的棉鼠。以几代啮齿动物对病毒进行继代移种法培养,这种做法背后的观念是,随着病毒在不同物种间致病且适应,它在人体内致病的能力就会减弱,对于研制活疫苗而言,这个减毒过程至关重要。

1948年的一个冬夜,科普罗夫斯基吞服下自己研制的实验性脊髓灰质炎疫苗——一种含有脂肪的、黏稠的灰色糊状物,用他在组织捣碎机中粉碎的棉鼠的脑和脊髓制成。这种疫苗里含有野生的,但是已经减毒的脊髓灰质炎病毒。

(摘编自梅雷迪丝·瓦德曼《疫苗竞赛》,罗爽译)

【小题1】下列对材料相关内容的理解和分析,正确的一项是(     
A.索尔克的疫苗含有被杀死的病毒,它们产生抗体的原理与减活病毒疫苗进入人体产生抗体的原理不同。
B.索尔克的灭活疫苗通过肌内注射进入人体,而活疫苗则可以模仿人感染的自然路径进入人体,更加安全。
C.脊髓灰质炎病毒经受污染的水传播,这为减毒活疫苗经污水传给未接种者,实现被动免疫创造了可能。
D.科学家既要保证接种者产生抗体,又不能让接种者患病,因此他们选用小鼠进行病毒继代移种法培养。
【小题2】下列对材料相关内容的分析和评价,不正确的一项是(     
A.文章在介绍疫苗研发知识时讲述了两位病毒学家竞争研发疫苗的故事,这使文章通俗易懂,增强吸引力。
B.为帮助读者清晰地了解减毒疫苗弊大于利的特点,文章详细介绍了科普罗夫斯基研制活疫苗的减毒过程。
C.文章使用作比较的方法,说明疫苗的原理与区别,其中活疫苗含有活的病毒,只有实现微妙平衡才会有效。
D.文章讲述科普罗夫斯基吞服实验性脊髓灰质炎疫苗的细节,意在让读者了解科学家献身科学的可贵精神。
【小题3】为什么“科普罗夫斯基等许多其他病毒学家从一开始就坚信,脊髓灰质炎减毒活疫苗比灭活疫苗更优越”?请根据材料简要说明。

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