二腮吻沙蠶的“銅牙”

>>動(dòng)物

二腮吻沙蠶是一種血紅色的海洋環(huán)節(jié)動(dòng)物，體長(zhǎng)可達(dá)37 厘米。它們擁有約2 毫米長(zhǎng)的針狀“牙齒”，“牙齒”中含有約10%的銅，這些銅齒是二腮吻沙蠶重要的“戰(zhàn)斗武器”。二腮吻沙蠶會(huì)從海底的沉積物中攝取銅元素，并通過(guò)某種化學(xué)反應(yīng)，將銅結(jié)合到它們的牙齒中。然而，其中涉及的具體化學(xué)過(guò)程此前一直不明。

最近一項(xiàng)研究揭開(kāi)了二腮吻沙蠶的銅牙形成的秘密。原來(lái)，二腮吻沙蠶首先會(huì)分泌一種名為多巴的氨基酸，將海底的銅元素匯聚到體內(nèi)富含蛋白質(zhì)的稠液中，再以這些銅為催化劑，將多巴轉(zhuǎn)化為黑色素。黑色素、蛋白質(zhì)與銅結(jié)合，就形成了二腮吻沙蠶的針狀“牙齒”。

雖然二腮吻沙蠶合成銅牙的過(guò)程看起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但人類(lèi)要在實(shí)驗(yàn)室中制得與其銅牙類(lèi)似的材料卻并不容易?？茖W(xué)家認(rèn)為，對(duì)這些精妙生化反應(yīng)的深入研究，有望指引人類(lèi)以簡(jiǎn)便的方法合成類(lèi)似的復(fù)雜材料。

吃“千年剩菜”的北冰洋海綿

>>動(dòng)物

海綿是最原始的多細(xì)胞動(dòng)物之一，全世界的海洋中皆有它們的蹤影，其中，生活在北冰洋海底的海綿尤其多，而且這些海綿的體形也大得驚人。北冰洋海綿在生物罕至的極寒深淵以何為生？科學(xué)家通過(guò)高清深海攝像機(jī)發(fā)現(xiàn)，這些海綿棲息的區(qū)域往往覆蓋著一層有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)多是生物的遺骸或殘片，最早可以追溯到幾千年前?？茖W(xué)家推測(cè)，這些有機(jī)質(zhì)是北冰洋巨型海綿的主要食物來(lái)源。在細(xì)菌的輔助下，北冰洋的巨型海綿靠吃這些“千年剩菜”，建立起壯觀的“海底花園”。

超聲波復(fù)明方案會(huì)成為視障人士的福音嗎？

>>新知

許多失明病例是由視網(wǎng)膜退行性疾病導(dǎo)致的，也就是視網(wǎng)膜中的“感光元件”退化。雖然目前還沒(méi)有針對(duì)視網(wǎng)膜退行性疾病的切實(shí)有效的無(wú)創(chuàng)治療手段，但科學(xué)家最近對(duì)治療方案有了一種可行的思路。

當(dāng)我們閉上眼睛，用手輕按眼球（該行為有風(fēng)險(xiǎn)，請(qǐng)勿輕易嘗試）時(shí)，會(huì)“看到”某種明暗變化。這一現(xiàn)象讓科學(xué)家意識(shí)到，對(duì)眼睛施加壓力可以激活視網(wǎng)膜中的神經(jīng)元，并向大腦發(fā)送信號(hào)。受此啟發(fā)，科學(xué)家發(fā)明了一種可穿戴的超聲波設(shè)備，嘗試通過(guò)超聲波對(duì)視網(wǎng)膜施加機(jī)械刺激，控制視網(wǎng)膜中的神經(jīng)元，進(jìn)而“恢復(fù)”盲眼的視力。

科學(xué)家首先在失明的大鼠身上對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試。他們利用一套多接口的電極，直接檢測(cè)大鼠大腦視覺(jué)皮層中的視覺(jué)信號(hào)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特定的超聲波刺激能讓大鼠的視覺(jué)皮層產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。科學(xué)家還計(jì)劃以靈長(zhǎng)目動(dòng)物為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)一步探索這種超聲波復(fù)明方案。

蘋(píng)果中的纖維素助力骨骼再生研究

>>生命科學(xué)

最近，科學(xué)家嘗試?yán)锰O(píng)果中的纖維素來(lái)再生人類(lèi)骨骼。他們剝離蘋(píng)果的其他組織，只留下一個(gè)纖維素支架，然后在支架上接種前成骨細(xì)胞（成骨細(xì)胞的前體）。蘋(píng)果纖維素支架具有與人體骨組織相似的物理特性（比如孔隙率、硬度），能夠模擬人體骨骼微環(huán)境并對(duì)骨組織起到支撐作用，因此非常適合骨形成過(guò)程中各種細(xì)胞的生長(zhǎng)。為了模擬重力等機(jī)械力對(duì)骨骼再生的影響，科學(xué)家專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種壓力室，并使用該壓力室對(duì)纖維素支架施加機(jī)械力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，支架上的前成骨細(xì)胞成功產(chǎn)生了功能性成骨細(xì)胞，而且支架在保持其韌度的情況下成功發(fā)生了礦化。

值得一提的是，纖維素不僅可以改善人體的血管狀況，而且不會(huì)引起人體的免疫或炎癥反應(yīng)?？茖W(xué)家認(rèn)為，該研究有望為“骨替換生物材料”提供一種新的選擇。

細(xì)菌幫助小鼠對(duì)付腫瘤

>>醫(yī)學(xué)

利用自身免疫系統(tǒng)攻擊腫瘤細(xì)胞是最理想的抗腫瘤治療方式。小鼠在接受放療以后，其體內(nèi)腫瘤會(huì)釋放抗原。理想狀態(tài)下，其腫瘤內(nèi)的樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）可以將這些抗原攝取、處理后再呈遞給免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞，從而啟動(dòng)免疫反應(yīng)。然而，“狡猾的”腫瘤在其內(nèi)部構(gòu)建了一種抑制性的免疫微環(huán)境，導(dǎo)致腫瘤內(nèi)的DC 功能失常。雖然在腫瘤周?chē)植贾罅抗δ苷５腄C，但因?yàn)樗鼈兙嚯x腫瘤的位置較遠(yuǎn)，所以不能有效地?cái)z取腫瘤釋放的抗原。

不過(guò)，科學(xué)家最近利用細(xì)菌解決了這個(gè)問(wèn)題。他們首先用陽(yáng)離子修飾減毒沙門(mén)氏菌的表面，然后在小鼠接受放療以后，在其腫瘤內(nèi)注入這種經(jīng)修飾的減毒沙門(mén)氏菌。這些帶正電荷的細(xì)菌“抓取”帶負(fù)電荷的抗原并將其運(yùn)送到腫瘤周?chē)?，增加了抗原與DC 之間的交流，從而增強(qiáng)了小鼠體內(nèi)的免疫反應(yīng)，同時(shí)也可以降低小鼠體內(nèi)腫瘤的轉(zhuǎn)移率和復(fù)發(fā)率?？茖W(xué)家已計(jì)劃著手在人體中測(cè)試類(lèi)似的治療方法。

幼蜂啃食兄弟姐妹

>>動(dòng)物

科學(xué)家以往只在蜘蛛、鳥(niǎo)類(lèi)和魚(yú)類(lèi)等動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了同類(lèi)相食（以同類(lèi)為食物）的行為。然而，科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)，一種獨(dú)居的寄生蜂也存在這種行為。

當(dāng)這種蜂的蜂媽媽在植物空莖里筑好巢之后，就會(huì)將卵產(chǎn)在不能動(dòng)彈的宿主(通常是蟑螂、毛毛蟲(chóng)等昆蟲(chóng))體內(nèi)。產(chǎn)卵后，蜂媽媽便會(huì)飛走去覓食，隨后將帶回來(lái)的食物塞進(jìn)巢穴，以供孵化出來(lái)的幼蜂食用。然而，一旦出現(xiàn)食物供應(yīng)不足的情況，巢穴就變成充滿(mǎn)血腥味的“殺戮”現(xiàn)場(chǎng)：一些餓急了的幼蜂為了生存就會(huì)啃食離自己較近的兄弟姐妹。科學(xué)家觀察了19 個(gè)這種寄生蜂的巢穴，分析其幼蜂的發(fā)育情況和同類(lèi)相食的行為后發(fā)現(xiàn)，捕食者通常比受害者的體形大，而且受害者往往是新孵化出來(lái)的或者離食物較近的幼蜂?！皻⑹帧庇追涫欠褚蛞庾R(shí)到自己的食物供應(yīng)不足，才采取同類(lèi)相食的方式讓自己生存下去，還有待進(jìn)一步研究。

膳食纖維并非都好

>>健康

膳食纖維是一種食物中不能被人體消化酶分解的成分，它們可以被人體腸道菌群選擇性代謝。人們通常認(rèn)為，攝入膳食纖維對(duì)人體大有裨益。但科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)，膳食纖維對(duì)人體健康的影響因人而異，并且還取決于具體的纖維類(lèi)型和攝入量?？茖W(xué)家研究阿糖基木聚糖（全谷物中含有）、長(zhǎng)鏈菊粉（洋蔥中含有）兩種常見(jiàn)的膳食纖維對(duì)人體的生理效應(yīng)后發(fā)現(xiàn)：阿糖基木聚糖可以降低部分受試者體內(nèi)的低密度脂蛋白膽固醇含量，并且攝入量不同，其降低程度也不同；當(dāng)受試者每日攝入的長(zhǎng)鏈菊粉不超過(guò)20 克時(shí)，其體內(nèi)的炎癥標(biāo)志物輕微減少且雙歧桿菌的濃度增加；當(dāng)受試者每日攝入30 克長(zhǎng)鏈菊粉時(shí)，其體內(nèi)的炎癥水平和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（肝臟病變程度的重要指標(biāo)）的濃度就會(huì)升高。由此可見(jiàn)，并不是所有的膳食纖維都是對(duì)人體有益的，過(guò)多地?cái)z入某些膳食纖維反而有害人體健康。

游客喂食葡萄致蜥蜴血糖爆表

>>動(dòng)物

在加勒比地區(qū)的巴哈馬群島上，北巴哈馬巖鬣蜥主要食用島上植物的葉子和果實(shí)。通常情況下，它們的糞便形狀就像被卷起來(lái)的葉子。但人們最近發(fā)現(xiàn)，很多北巴哈馬巖鬣蜥的糞便更像是一攤“水”。這是怎么回事？原來(lái)，游客長(zhǎng)期給蜥蜴投喂葡萄致使它們愛(ài)上甜食，導(dǎo)致其糞便形狀發(fā)生了改變?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，那些偏愛(ài)葡萄的北巴哈馬巖鬣蜥不僅血糖高，而且其機(jī)體調(diào)節(jié)血糖濃度的能力也變差了。長(zhǎng)期的高糖飲食會(huì)對(duì)這些北巴哈馬巖鬣蜥的身體產(chǎn)生哪些影響，還需要進(jìn)一步研究。

超高性能雙聚焦相機(jī)問(wèn)世

>>新知

美國(guó)物理學(xué)家富蘭克林自60 多歲時(shí)視力開(kāi)始惡化，在工作和閱讀時(shí)必須佩戴近視鏡，而遠(yuǎn)眺時(shí)又不得不換上遠(yuǎn)視鏡。為此，他發(fā)明了能同時(shí)矯正近視和遠(yuǎn)視的雙光眼鏡，這種眼鏡被人們沿用至今。

然而，早在幾億年前，三葉蟲(chóng)在成像方面就有更高級(jí)的“本領(lǐng)”?，F(xiàn)代昆蟲(chóng)的復(fù)眼中有幾萬(wàn)只小眼，而三葉蟲(chóng)的一只眼睛中包含200 多只復(fù)眼！三葉蟲(chóng)因此可同時(shí)聚焦于一近一遠(yuǎn)兩個(gè)焦點(diǎn)，既能看清近距離游動(dòng)的獵物，又能看清從遠(yuǎn)處接近的捕食者。

拍攝人像照片時(shí)，人們往往需要“大光圈”帶來(lái)的淺景深，讓照片背景模糊以突出主體。但對(duì)獲取數(shù)據(jù)而言，相機(jī)的景深則越大越好。因此，能同時(shí)看清遠(yuǎn)處和近處的物體是最理想的狀態(tài)。

近日，南京大學(xué)的科研人員從對(duì)三葉蟲(chóng)復(fù)眼的研究中獲得啟發(fā)，用超構(gòu)表面透鏡技術(shù)研發(fā)出一種具有雙焦鏡頭的微型相機(jī)，該相機(jī)可以在單張照片上同時(shí)對(duì)3 厘米以?xún)?nèi)和1.7 千米以外的物體清晰成像。

超細(xì)管將海水轉(zhuǎn)化為淡水

>>新知

最近，科學(xué)家利用含氟有機(jī)物合成了一種極其精細(xì)的環(huán)形分子，通過(guò)重復(fù)堆疊這些環(huán)形分子，制造出由0.9 納米孔徑超細(xì)管組成的海水淡化膜，其內(nèi)部密布帶負(fù)電荷的氟離子，能夠排斥離子化合物（例如食鹽），而氟原子又高度親水，能讓水順利通過(guò)，從而淡化海水。

隕石中發(fā)現(xiàn)構(gòu)成遺傳物質(zhì)的全部堿基

>>生命科學(xué)

嘌呤類(lèi)和嘧啶類(lèi)堿基是構(gòu)成DNA 和RNA 的必要成分。生物的遺傳物質(zhì)中所含的堿基共有五種——腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。

從20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始，科學(xué)家多次在隕石中發(fā)現(xiàn)腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤以及微量的尿嘧啶，而胞嘧啶和胸腺嘧啶則從未被檢出。

在最近的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家利用更先進(jìn)的提取技術(shù)，從幾十年前落在澳大利亞和北美的四塊隕石樣品中發(fā)現(xiàn)了胞嘧啶和胸腺嘧啶的蛛絲馬跡。至此，人類(lèi)終于在隕石中發(fā)現(xiàn)構(gòu)成遺傳物質(zhì)的全部堿基，這一發(fā)現(xiàn)無(wú)疑為“生命基礎(chǔ)物質(zhì)來(lái)自外太空”之說(shuō)提供了有力佐證。

蝴蝶也能斷尾逃生

>>動(dòng)物

許多蝴蝶翅上拖著的長(zhǎng)長(zhǎng)“尾巴”，叫作尾突。為了探索其作用，研究人員從野外捕捉了138 只燕尾蝶，發(fā)現(xiàn)其中65 只的翅存在損傷，而82%以上的損傷位于尾突。研究人員推測(cè)，尾突或能轉(zhuǎn)移捕食者的注意力，避免捕食者在攻擊時(shí)傷及蝴蝶的要害。

為了驗(yàn)證這個(gè)推測(cè)，研究人員將剪下的燕尾蝶尾突粘在黑色紙片上，制成假蝴蝶，然后用高速攝像機(jī)觀察野生山雀對(duì)其的攻擊行為。結(jié)果顯示，近73%的喙擊發(fā)生于尾突部分。研究人員還發(fā)現(xiàn)，尾突是蝶翅最脆弱的部分，更容易因?yàn)椴妒痴叩墓舳鴶嗔?。蝴蝶的這種策略和壁虎斷尾有異曲同工之妙。

讓植物在背陰環(huán)境保持活力

>>植物

植物中的光敏色素能夠?qū)⒐庹招畔鬟f給植物細(xì)胞，從而控制植物的生長(zhǎng)。然而，光敏色素不能直接作用于植物的基因，而是經(jīng)過(guò)一類(lèi)名為PIF 的蛋白質(zhì)間接作用?？茖W(xué)家已經(jīng)知道，PIF 中有兩個(gè)最關(guān)鍵的部分，其中一部分與植物基因?qū)?，另一部分激活植物基因，而后者具體是PIF 的哪個(gè)部位則并不知曉。

為了研究PIF 負(fù)責(zé)激活基因的部位，科學(xué)家將PIF 分割成許多片段，他們?cè)诜謩e檢測(cè)這些片段能否激活基因后，最終找出了該部位。這一研究成果讓科學(xué)家能夠繞過(guò)光合作用直接刺激植物生長(zhǎng)，使植物即便處于弱光照環(huán)境下依然保持生長(zhǎng)活力。這意味著，未來(lái)的作物種植密度有望進(jìn)一步調(diào)高。

意念控制成為現(xiàn)實(shí)

>>新知

近日，科學(xué)家將意念控制變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)——他們利用非侵入式的腦機(jī)接口獲取人腦意識(shí)，將其轉(zhuǎn)化為電磁波信息并通過(guò)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可被接收端識(shí)別的信息，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制?？茖W(xué)家表示，該技術(shù)在健康監(jiān)測(cè)、5G/6G 通信和智能傳感器等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

牙齒發(fā)澀？可能“脫礦”了

>>健康

牙醫(yī)說(shuō)牙齒有些脫礦，是什么意思？原來(lái)，牙醫(yī)口中的“礦”指的是覆蓋我們牙齒表面的牙釉質(zhì)。牙釉質(zhì)是人體中硬度最高的物質(zhì)，由羥基磷灰石構(gòu)成。牙釉質(zhì)是牙齒表面的堅(jiān)硬保護(hù)層，它使牙齒內(nèi)層免受酸性物質(zhì)和牙菌斑的影響，還保護(hù)牙齒的敏感部位，避免冷熱食物對(duì)牙齒產(chǎn)生刺激而讓人不適。如果牙釉質(zhì)受損，短期內(nèi)很難恢復(fù)。

一項(xiàng)研究表明，長(zhǎng)期飲用碳酸飲料會(huì)嚴(yán)重腐蝕牙釉質(zhì)。即便是無(wú)糖碳酸飲料，對(duì)牙釉質(zhì)也具有和普通碳酸飲料同等甚至更強(qiáng)的破壞力。許多人在喝完可樂(lè)等碳酸飲料后會(huì)感覺(jué)牙齒發(fā)澀，其實(shí)這就是牙齒脫礦的表現(xiàn)之一。

大型液體望遠(yuǎn)鏡問(wèn)世

>>動(dòng)物

最近，全球第一個(gè)專(zhuān)門(mén)為天文學(xué)建造的大型液體望遠(yuǎn)鏡（ILMT）投入使用。ILMT 的鏡面是緩慢旋轉(zhuǎn)的液態(tài)水銀薄膜，而不是傳統(tǒng)的固體鏡面。與傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)反射鏡相比，水銀鏡面無(wú)需高度拋光，成本大大降低，且光線(xiàn)反射能力極佳。

地球自轉(zhuǎn)使ILMT 能夠掃描天空，天體在圖像中會(huì)呈現(xiàn)為長(zhǎng)長(zhǎng)的條紋，將這些單獨(dú)的像素疊加在一起，就可以形成曝光圖像。因?yàn)镮LMT 在連續(xù)幾天夜晚看到的大致是同一片天空，因此可以將多個(gè)夜晚的曝光疊加在一起，從而獲得微弱天體極其精細(xì)的圖像；此外，還可以對(duì)比前后兩個(gè)夜晚的圖像，來(lái)觀察發(fā)生了哪些變化，例如：短暫出現(xiàn)的天體、遙遠(yuǎn)星系受黑洞影響的明暗變化等；ILMT 還能觀察同一片天空里稍縱即逝的變化，如伽馬射線(xiàn)暴等。