《科学》新研究揭示地球上水的来源丨环球科学要闻
2020-09-09
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《科学》新研究揭示地球上水的来源丨环球科学要闻
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地球形成之初就拥有产生水的基础
此前的理论认为，地球上的水源来自于太阳系外部的彗星或小行星，而不是内太阳系。在一项发表于《科学》的新研究中，研究人员结合了传统质谱和二次离子质谱技术，分析了一种稀有的顽火辉石球粒陨石的组成，研究显示，这类陨石由太阳系内部的物质组成。此外，它与地球最初的物质组成十分相似，含有与地球相似的氧、钛、钙、氢和氮等同位素，而其可提供的氢含量至少是地球海水所需氢的3倍。研究指出，过去认为组成地球的物质都很干燥，但这些陨石的同位素信息显示，顽火辉石球粒陨石很可能参与了地球形成，因此地球初始就含有能形成水的基础元素，而不需要通过遥远天体带到地球来。
· 机器人 ·
第一个尺寸小于0.1毫米的机器人
将电子器件微型化以生产细胞大小的机器人一直是人们追求的目标，但由于缺乏合适的微米级致动器系统，该技术一直受到限制。《自然》的一项新研究开发了一类新型电化学致动器，克服了这个问题。这些致动器构成了机器人的腿，其尺寸小于0.1毫米（约为人的头发宽度），当受到激光刺激时，就会弯曲，产生行走动作。作者在一块4英寸的硅片上制造了超过100万个行走机器人。这些机器人由板载硅太阳能电池驱动。作者认为，这些是已知的第一个尺寸小于0.1毫米的机器人，其中板载电子装置用于控制驱动。它们很坚固，能在高酸性环境和超过200开尔文的温度变化中生存下来，并且可以通过皮下针头注射，为探索生物环境内的应用带来了可能。
· 微生物学 ·
细菌能合成生产塑料的原料
据一项《科学》上的研究，科学家发现了深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)等细菌产生乙烯的新途径。他们通过质谱技术发现，当处于厌氧和低硫环境中时，为合成生命必需的甲硫氨酸，细菌中一种与固氮酶类似的酶会将2-甲硫基乙醇还原成合成甲硫氨酸的前体物质，并在此过程中产生副产物乙烯。如果硫的来源变为二甲基硫化物，副产物则会是甲烷。移除指导这种酶合成的基因簇就能关闭细菌的乙烯生产过程。乙烯作为塑料制品的关键原料，或许能在未来利用细菌大规模生产乙烯减少生产过程的污染物。
· 免疫学 ·
新冠肺炎患者缺乏长期免疫力的原因
当大量的免疫细胞释放细胞因子时，就会增加炎症，并产生一个反馈循环，以致更多的免疫细胞被激活，这也被称为细胞因子风暴，有些新冠肺炎患者身体就会出现这种情况。《细胞》上的一项新研究表明，一些高水平的细胞因子可能也会阻止感染者形成长期免疫，据研究观察，产生了细胞因子风暴的患者只能产生很少的B细胞，而这类细胞是形成持久免疫反应所必需的。在新冠肺炎重症患者中，释放量最大的一种细胞因子被称为TNF。在小鼠模型中，过度的TNF会阻止生发中心（B细胞组成的结构）的形成。而当给小鼠注射抗体阻止TNF或删除TNF基因时，生发中心就能够形成。
· 天文学 ·
新观察证实潮汐破坏现象中会形成吸积盘
潮汐破坏现象（tidal disruption events，TDE）是指恒星靠近超大质量黑洞时，会受到潮汐力的影响被撕裂。恒星在被撕碎后，能在黑洞周围形成一个吸积盘，其内部区域会产生X射线，并产生明亮的辐射耀斑。但由于科学家一直没有观察到X射线，一些理论认为这些耀斑只是恒星碎片碰撞产生的。在一项发表于《天体物理学》杂志的新文章中，研究人员在观察TDE时，发现了一个特殊的、具有双峰的氢气光谱信号。这是一种多普勒效应，它显示氢气以一定的速度移动，证实了黑洞存在吸积盘，并正在以一定的角度绕其旋转。研究认为，在恒星破裂几周后，吸积盘就会形成。而在TDE中，吸积盘的形成或非常常见。
· 细胞生物学 ·
癌症细胞免疫逃逸的机制
癌细胞能产生程序性细胞死亡配体（PD-L1蛋白），与细胞毒性T细胞表面的PD-1蛋白结合，使T细胞失活，躲过免疫系统的攻击，但PD-L1蛋白的产生机制尚不清楚。在一项新发表于《实验医学杂志》的文章中，研究人员发现胶质母细胞瘤细胞（一种致死性的脑部癌症）能通过两个信号通路（即Wnt信号通路和EGF信号通路）稳定β-连环蛋白，而后者能激活表达PD-L1蛋白的基因。小鼠实验显示，抑制PD-L1蛋白的药物MK2260能抑制肿瘤生长，与抗PD-1抗体联合使用，能对癌细胞具有较好的抑制效果。这一发现或能帮助治疗胶质母细胞瘤和其他各种免疫治疗无效的癌症。
· 能源 ·
转化生物质成可用物质的新平台
木质纤维素是一种源自不可食用的草、树叶、木头等植物的生物质，其储量丰富且可再生，能用来替代石油获得有用的化学物质。在化学物质转化流程中，会产生关键的中间产物乳酸，最后一步只需向其中加入各类微生物，就能对乳酸进行加工来生产大量有用的化学物质。《科学》的新研究建立起了生产链的新平台，平台上有许多膜连接，平台能控制通过膜的氧气量，而一些膜上的微生物能生产乳酸，另一些能能通过添加不同的微生物来利用乳酸合成不同的终产物，最终可以在单个设备中实现生物质转化的生产链。
· 新冠疫情 ·
文：杨心舟、石云雷、曾欣欣、马一瑗、樊亦非
编辑：石云雷、杨心舟
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