一周科技

作者: 王烁, 鱼蛋, 尤嘉

来源: Science

发布日期: 2020-05-16

本周科技新闻涵盖了人造叶绿体的研发、无需氧气的多细胞生物发现、古代巨懒的奇特死因、首个冠状病毒基因编辑测试的启动、关节炎病人的基因疗法以及模仿蚊子腿毛的无人机避障系统开发。这些发现和创新展示了科学技术的最新进展和对自然界的新认识。

叶绿体也可以人造了?光合作用效率比自然植物还高

图片来源:Pixabay“叶绿体”在植物细胞内负责光合作用,把太阳能转化成养分。最近,发表在Science杂志的一篇研究公布称,德国马普研究会等机构研发出的“人造叶绿体”可以模仿光合作用,利用阳光和二氧化碳合成有机物。研究人员提取了菠菜的叶绿体的类囊体膜,这种类囊体膜能够在植物体外“工作”。

随后,他们将这种膜与一种名为CETCH的循环系统耦合,后者是人造的固碳系统。经过成功耦合后,人造叶绿体就诞生了,其光合作用效率比自然界植物的还要高。尽管目前技术还存在各种各样的问题,能否大规模使用还未可知,可人造叶绿体影响十分深远。研究人员希望,未来可以通过这种技术合成比普通碳水更有意义的有机物,比如药物分子。

科学家首次发现不需要氧气就能生存的多细胞生物

宇宙中的一些“真理”似乎是颠扑不破的:太阳东升西落,物体都受到万有引力,多细胞生物需要氧气才能存活。但近期的科学发现使我们不得不重新审视这最后一条规律。特拉维夫大学等机构的科学家发现,有一种类似水母的寄生虫没有线粒体基因组,是地球上已知的第一种没有线粒体基因组的多细胞生物。这意味着它不用呼吸,生存完全不依赖氧气。

大约在14.5亿年前,地球生命开始“呼吸”氧气,其中多细胞生物体内有大量的线粒体,它们是生物进行有氧呼吸必不可少的细胞器。而本次新发现的寄生虫和单细胞生物一样,进化出了与线粒体有关的细胞器用以适应在无氧环境下生存。不过,其背后的具体机制还有待进一步研究。这一发现不仅改变了我们对地球生命的理解,也可能对寻找外星生命产生影响。

古代巨懒或死于自己的粪便

野生动物多死于被捕杀、疾病或自然灾害,可你见过被自己的粪便“杀死”的动物吗?数千年前,在厄瓜多尔的圣埃琳娜半岛上,20多只巨大的泛美树懒(Eremotherium laurillardi)在一个焦油坑内集体死去。美国和厄瓜多尔的古生物学家研究后认为:这群树懒并非死于焦油,很可能是死于被自己粪便污染的饮用水。

一般来说,焦油坑内死亡的动物在骨头沉积后,沥青会渗入其中,但该现象并未出现在这批树懒的骨层内。这表明在树懒们群居之时,此处还不是一个焦油坑。沉积物也显示,在树懒死亡之前,这里是一个沼泽坑。此外,研究人员还有更“奇葩”的发现:化石周边布满了粪便所含的植物残渣。因此,与其说这是沼泽坑,不如说是一个巨大的“粪坑”。大量粪便污染了饮用水,导致沼泽水不再适合饮用,这可能最终导致了史前树懒的死亡。

美国启动首个针对冠状病毒的基因编辑测试

图片来源:Pixabay5月6日,美国食品药品监督管理局(FDA)通过了新的决议,允许利用基因编辑技术(CRISPR)进行冠状病毒检测以供紧急使用,缓解目前测试盒不足的问题。美国上周已经加大测试力度,平均每天进行250000次测试,部分地区正面临试纸短缺。使用这种新的检测技术可以大大缓解检测的压力。

该技术是由麻省理工学院华人科学家张锋与人合作创办的Sherlock Bioscience公司研发,通过CRISPR技术检测鼻、口或者喉咙拭子中的新冠病毒基因片段。其检测非常迅速,等待约1小时左右就可以得出结果。

基因疗法帮助关节炎病人增肌减脂

图片来源:Pixabay肥胖相关炎症和肌肉功能丧失是关节炎的重要诱因,而关节炎患者很难通过锻炼来增肌。

为此,圣路易斯华盛顿大学的最新研究试图开发一种基因疗法,以促进受损关节肌肉生长。在内侧半月板不稳定的模式小鼠中,科学家通过腺相关病毒递送卵泡抑素基因,调控多种激素表达而促进肌肉生长,这在缓解骨关节炎症的同时也降低了体脂率。即使小鼠没有额外锻炼,并且持续高脂肪饮食,其关节炎症状也得到缓解。目前,科学家正在测试该疗法对其他肌肉相关疾病的疗效。

模仿蚊子“腿毛”,开发无人机避障系统

图片来源:Pixabay随着气温升高,人类的一大劲敌——蚊子又将重出江湖。小小蚊子通过游击战和人类斗得不落下风,靠的是探测和躲避周边物体的独门绝技。近日,来自英国皇家兽医学院等机构的科学家模仿蚊子“避掌”的原理,研发出了一种全新的无人机避障技术。通过腿部毛发感知周边的气流变化,蚊子能够确定并躲避附近的物体。

有鉴于此,研究人员在无人机上安装气流探测仪,通过周边物体对旋翼气流的扰乱来定位这些物体,这一技术被称为“空气动力学成像”。据称,其复杂度和成本都低于现有的声纳和激光雷达技术,尤其在近距离时还更加精准。也许在不久以后,我们就能获得像蚊子一样灵巧好用的无人机,价格或许也不会太贵。

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