諾獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)破譯癢癢之謎 | 一周科技
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撰文 | 開(kāi)陽(yáng) 王爍 卡那霉素
責(zé)編 | 攸淇
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微塑料當(dāng)“便車(chē)”，病毒得以存活更久、傳播更廣
地表水和處理后的廢水中含有數(shù)量不等的微塑料顆粒，這是一個(gè)已經(jīng)引起人們注意的環(huán)境問(wèn)題。最近發(fā)表在《環(huán)境污染》期刊的一項(xiàng)研究指出，這些微塑料顆粒還會(huì)成為某些病毒的載體，幫助病毒在水中傳播得更遠(yuǎn)。
水中的微塑料會(huì)迅速被水中微生物的生物膜定植。科研人員測(cè)量發(fā)現(xiàn)，無(wú)脂質(zhì)包膜的輪狀病毒SA11可以與這些定植的生物膜穩(wěn)定結(jié)合，而有包膜的Phi6噬菌體接觸到這些微塑料顆粒后，包膜會(huì)迅速溶解并導(dǎo)致噬菌體失活。研究未能確定病毒在微塑料上的存活率，但三天后仍然檢測(cè)出有傳染性的病毒，這一時(shí)間長(zhǎng)度足夠從污水處理廠流到海洋了。
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為適應(yīng)氣候變化，大型食肉動(dòng)物被迫推遲生育
氣候變化對(duì)全球生態(tài)影響巨大，人們已經(jīng)觀察到了許多植物、鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)等動(dòng)植物的生命節(jié)律發(fā)生了變化。近日，《美國(guó)科學(xué)院院刊》發(fā)表了一項(xiàng)研究，首次觀測(cè)到了大型食肉動(dòng)物的生命節(jié)律變化。
研究人員分析了1989-2020年博茨瓦納北部60個(gè)非洲野犬種群的記錄，發(fā)現(xiàn)非洲野犬的平均生育日期延后了22天，目的是為了能讓幼崽在冬天溫度足夠低的時(shí)候出生。然而幼崽出生后，如果溫度高于以往的水平，反而導(dǎo)致幼崽更難存活。研究人員指出，許多動(dòng)物根據(jù)環(huán)境變化改變生命節(jié)律很容易掉進(jìn) “陷阱”，讓這些看似適應(yīng)環(huán)境變化的改變對(duì)它們的生存造成更不利的影響。
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章魚(yú)為何智商超群？其認(rèn)知相關(guān)基因竟與人類(lèi)高度相似
章魚(yú)是公認(rèn)的高智商生物，其大腦結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，認(rèn)知能力在無(wú)脊椎動(dòng)物中是一騎絕塵。發(fā)表在 BMC Biology 的一篇文章或許揭開(kāi)了章魚(yú)如此聰明的秘密。
研究團(tuán)隊(duì)研究了章魚(yú)腦內(nèi)的轉(zhuǎn)座子，即跳躍基因，發(fā)現(xiàn)其長(zhǎng)散在重復(fù)序列（long interspersed element，LINE）和人類(lèi)的高度相似。跳躍基因，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制，并能在染色體之間 “跳躍”，被認(rèn)為是導(dǎo)致生物基因改變，并最終助力進(jìn)化的原因。LINE序列也被認(rèn)為和人類(lèi)的認(rèn)知能力相關(guān)。有趣的是，章魚(yú)的垂直葉中，LINE序列也同樣十分活躍，而垂直葉恰恰主管章魚(yú)的學(xué)習(xí)與認(rèn)知能力。這對(duì)章魚(yú)智力進(jìn)化進(jìn)一步研究有深刻的意義。
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無(wú)需陽(yáng)光，人工光合作用可直接培育農(nóng)作物
觀看《流浪地球》時(shí)，你是否想過(guò)在地下沒(méi)有陽(yáng)光，農(nóng)作物如何進(jìn)行光合作用呢？發(fā)表在《自然食物》（Nature Food）的一項(xiàng)新研究將科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一套電解系統(tǒng)完成人工光合作用，并且其轉(zhuǎn)化效率甚至遠(yuǎn)高于自然光合作用。
這一系統(tǒng)主要通過(guò)電解二氧化碳產(chǎn)生醋酸鹽，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)出了藻類(lèi)、酵母和菌類(lèi)。更多農(nóng)作物，比如豇豆、西紅柿、煙草、水稻、油菜和綠豌豆在黑暗中栽培時(shí)，都能夠利用來(lái)自醋酸的碳。這種新方法為農(nóng)作物生產(chǎn)提供了一個(gè)新的選擇，將農(nóng)業(yè)從太陽(yáng)的依賴(lài)中解放出來(lái)，成為一種高效生產(chǎn)農(nóng)作物的方式。
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首個(gè)毫米級(jí)軟組織爬壁機(jī)器人問(wèn)世，能在生物體內(nèi)“行走”
近日，德國(guó)馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所和美國(guó)范德堡大學(xué)的合作團(tuán)隊(duì)研發(fā)出首個(gè)面向微創(chuàng)生物醫(yī)療領(lǐng)域的微型爬壁軟體機(jī)器人。該機(jī)器人為彈性片狀且具有磁性，身長(zhǎng)3.7毫米，寬1.5毫米，厚度約為150微米，機(jī)身兩側(cè)具有涂有生物黏附劑的微尖刺腳墊。
根據(jù)該團(tuán)隊(duì)提出的軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)剝離和裝載機(jī)制，通過(guò)外部磁場(chǎng)控制，該機(jī)器人可以在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且環(huán)境潮濕光滑的呼吸道和胃腸道內(nèi)壁攀爬；同時(shí)，這款機(jī)器人還可承載自身體積三倍和自身重量二十倍的 “貨物”（用于液體藥物運(yùn)輸?shù)能涹w磁性膠囊），也可以利用足部微尖刺通過(guò)感知pH的變化進(jìn)行局部給藥。
值得一提的是，該機(jī)器人除了攀爬運(yùn)動(dòng)，還具有多種運(yùn)動(dòng)模式，如翻滾、行走、爬行和液體表面及內(nèi)部游泳等，可以攜帶藥物穿越更為復(fù)雜的3D地形。目前，軟體機(jī)器人還無(wú)法爬行較長(zhǎng)距離，但隨著更先進(jìn)的水下生物黏附劑的研發(fā)，該機(jī)器人在醫(yī)學(xué)成像定位、活檢甚至太空探索等領(lǐng)域都有著潛在的應(yīng)用前景。
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為何越撓越癢？原來(lái)是這種蛋白在作怪
蚊蟲(chóng)叮咬，或穿貼身穿高領(lǐng)毛衫，都會(huì)讓我們感受到 “癢”，而且有時(shí)會(huì)越撓越癢。近期，諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主 Ardem Patapoutian 教授和其研究團(tuán)隊(duì)揭示了觸碰引發(fā)癢覺(jué)的生物機(jī)制。在此之前，Patapoutian教授和其研究團(tuán)隊(duì)曾發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)可以感知觸覺(jué)、振動(dòng)的機(jī)械力感受蛋白，以希臘語(yǔ)中的 “壓力” 命名為PIEZO。
在本研究中，研究人員通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PIEZO家族中PIEZO1蛋白對(duì)于感知機(jī)械力導(dǎo)致的搔癢過(guò)程起著至關(guān)重要的作用：體外培養(yǎng)的PIEZO1基因敲除癢覺(jué)神經(jīng)元細(xì)胞對(duì)玻璃探針刺激所產(chǎn)生的電流減弱；在敲除了小鼠神經(jīng)元PIEZO1基因后，用尼龍繩輕撫小鼠癢覺(jué)敏感處，小鼠撓癢的次數(shù)明顯減少；同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)PIEZO1與病理性的癢感有關(guān)，敲除PIEZO1基因或者使用了PIEZO阻斷劑的特應(yīng)性皮炎小鼠，慢性撓癢的次數(shù)也明顯下降；在炎性組胺分子刺激下，PIEZO1敲除小鼠也表現(xiàn)出了 “癢” 的感知遲鈍，說(shuō)明存在同一種感覺(jué)神經(jīng)元可以同時(shí)感知化學(xué)刺激和機(jī)械刺激的 “癢”。
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