33-53岁人群最缺觉；绿、红、黄肉猕猴桃，营养都怎么样？古病毒复活与人类衰老｜热点回顾
学术头条
2023-01-09 16:00:56
收录于话题 #一周科技大事件
“热点回顾｜一周科技大事件”为学术头条推出的图文新栏目，旨在帮助读者快速了解最近一周的科技热点新闻。由于篇幅（和知识）有限，欢迎大家多多补充～
明明吃的一样，为啥你比他更胖？
吃同样的食物，为什么有些人却更容易胖？
这可能与肠道微生物的组成有关。近日，一项发表在科学期刊Microbiome的研究表明，部分丹麦人的肠道微生物组成能使其从食物中摄取更多能量。研究人员对85名丹麦人粪便中的残余能量进行了研究，以评估肠道微生物从食物中摄取能量的效率。结果显示，与其他参与者相比，约40%的参与者从食物中平均摄取了更多的能量，其中从食物中摄取能量最多的人平均体重增加了10%（约9公斤）。
在此次研究中，研究人员将大部分参与者的肠道微生物分为3种类型：B型（拟杆菌属）、R型（瘤胃球菌属）和P型（普雷沃菌属）。摄取能量更多的参与者，肠道微生物的组成以B型为主，这种微生物组成从食物中摄取营养的效率更高。研究人员表示，目前该研究并不能直接证明粪便中剩余能量与体重增加有关，因为粪便中剩余能量较少的人群平均体重也会增加。
内容来源：《中国科学报》
论文本链接：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-022-01418-5
绿、红、黄肉猕猴桃，营养都怎么样？
猕猴桃风味特异、香味芳香、营养价值高，深受消费者欢迎。近年来，人们对水果品质的需求逐渐增加，营养价值对水果品质至关重要。近日，中国科学院武汉植物园研究人员以14个猕猴桃品种为研究对象，探究不同猕猴桃品种的理化特性和营养品质。他们根据猕猴桃果肉颜色和物种分类，对猕猴桃果胶、水分、叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮、能量、碳水化合物、蛋白质、脂肪、膳食纤维、可溶性糖、有机酸、维生素和香气进行分析。
研究表明，绿肉猕猴桃果胶含量显著高于红肉猕猴桃和黄肉猕猴桃。红肉猕猴桃糖酸比和总黄酮含量最高，而脂肪和膳食纤维含量最低。绿肉猕猴桃除叶绿素含量外，其总类胡萝卜素含量也显著高于红肉和黄肉猕猴桃。黄肉猕猴桃和绿肉猕猴桃具有低能量和低碳水化合物含量。此外，中华猕猴桃和美味猕猴桃的蛋白质含量均高于其他种。在红肉猕猴桃中发现了4种特异性挥发性物质，这些化合物可作为红肉猕猴桃的特征香味。
内容来源：中科院武汉植物园
论文本链接：https://www.mdpi.com/2304-8158/12/1/108
人类基因组古病毒复活，驱动衰老
病毒与人类之间的协同进化关系十分复杂。一方面，病毒使人类饱受疾病困扰，甚至死亡，并在此过程中对人类基因组不断地利用与改造；另一方面，人类的免疫系统会积极对抗病毒的侵入，使得整合到人类基因组中的病毒序列逐渐被宿主细胞的遗传调控系统接管，协同进化。
内源性逆转录病毒（Endogenous Retrovirus，ERV）是数百万年前远古逆转录病毒入侵整合到人类基因组的遗迹——“古病毒化石”。在漫长的岁月中，大量ERV的遗传信息被人类细胞俘获，并经过突变、缺失等变异成为人类基因组中的“暗物质”，潜伏下来，占据了人类基因组序列的8%左右，成为重要的基因记忆。
衰老是人类慢性疾病的最大的危险因素之一。
人类基因组潜藏着诸多“老化”信号，这些衰老信息流通常受到表观遗传的严密调控而处于沉默状态，但在增龄过程中，由于表观遗传的失序，这些“老化”信号逃离管控，进而激活启动细胞内的一系列衰老程序。占据人类基因组序列较大比例、如“死火山”般沉寂的ERV古病毒元件是否参与衰老的程序化调控尚属未知。
近日，科学家首次发现了年轻的ERV亚家族在细胞衰老过程中被再度唤醒，提出了古病毒复活介导衰老程序化及传染性的理论，并创新性地发展出阻断ERV古病毒复活及扩散以实现延缓衰老的多维干预策略。
该研究系统定义并揭示了衰老诱导的内源性逆转录病毒复活（aging-induced resurrection of endogenous retrovirus，AIR-ERV）可以作为细胞、器官乃至机体衰老的驱动力及度量标志物，为衰老的程序化、级联放大和可干预性提供了全新的理论依据，并为人类衰老的科学评估和预警、衰老及衰老相关疾病的防治提供了重要的线索和思路。
内容来源：中科院动物研究所
论文本链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01530-6
高脂饮食如何帮助肠道菌群减缓衰老？
越来越多的证据表明肠道菌群在衰老及衰老相关疾病的发生发展过程中发挥着关键的主导作用，饮食干预能够重塑菌群并显著影响机体代谢、营养平衡甚至免疫系统功能。近些年来，研究人员发现提高饮食中脂肪供能占比（如高脂饮食、生酮饮食）能够增强自然衰老小鼠或早衰小鼠的运动、记忆功能，降低死亡率以及延长健康寿命等。然而，肠道菌群在其中发挥的作用知之甚微。
近日，清华大学药学院王钊教授课题组在衰老领域专业期刊在线发表研究论文，报道了高脂饮食通过改善肠道菌群挽救SIRT6敲除小鼠的早衰相关表型，为基于菌群调节的饮食方案的制定提供了重要性和合理性的理论依据。
实验结果显示，SIRT6敲除小鼠呈现典型的肠道菌群失调表征，包括菌群多样性减少，粪便中短链脂肪酸水平降低，益生菌Bacteroidetes丰度下降及致病菌Enterobacteriaceae、Verrucomicrobiaceae、Proteobacteria、Prevotellaceae等丰度增高。
将SIRT6 KO小鼠肠道菌群移植给年轻野生小鼠，野生小鼠出现加速衰老相关表型，具体表现为白色粗糙毛发增多、血糖水平降低、脂肪积累减少、多组织器官炎症因子（TNFα、IL-1β、IL-6）和衰老标志物（P16、P21）表达水平增加等。
高脂饮食在提高SIRT6 KO小鼠存活率、改善低血糖症的同时，也重塑其菌群，尤其是显著减少Escherichia coli水平及内脏器官Enterobacteriaceae移位。将饮食干预后的SIRT6 KO小鼠菌群再次移植给KO小鼠，依旧能够有效降低KO小鼠组织器官中炎症因子和衰老标志物的表达水平。
内容来源：清华大学
论文本链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.13760
危害大脑，脂肪肝真的“上头”
近日，英国伦敦国王学院和瑞士洛桑大学附属罗杰·威廉姆斯肝病研究所的科研团队在一项非酒精性脂肪肝（NAFLD）与脑功能障碍联系的研究中发现，脂肪在肝脏中的积累会导致大脑缺氧和脑组织炎症，这两种情况都被证明会导致严重的脑部疾病发生。
在该研究工作中，一半小鼠摄入的热量中脂肪含量不超过10%，另一半摄入的热量中含有55%的脂肪，后者旨在模拟加工食品和含糖饮料。结果显示，所有摄入高水平脂肪的小鼠都在16周后出现了肥胖的症状，并出现NAFLD、胰岛素抵抗和大脑功能障碍。
论文第一作者、罗杰·威廉姆斯肝病研究所肝脑轴小组副组长、伦敦国王学院名誉讲师Anna Hadjihambi博士表示：“肝脏脂肪堆积对大脑的影响非常令人担忧，因为它开始时很温和，可以在不知情的情况下默默存在多年。”为了对抗NAFLD对大脑的危害，科学家培育了一种特定蛋白质水平较低的小鼠，这种蛋白质被称为单羧酸转运蛋白1（MCT1），专门用于运输能量基质，从而使各种细胞的功能正常。
内容来源：《中国科学报》
论文本链接：https://www.journal-of-hepatology.eu/article/S0168-8278(22)03008-2/fulltext
Nature封面：科学进步正在“降速”
近日，来自明尼苏达大学和亚利桑那大学的科研团队，通过分析Web of Science（WoS）中的2500万篇论文（1945–2010）和美国专利商标局（USPTO）PatentsView数据库中的390万项专利（1976-2010）发现，近60年内的颠覆性科学和技术已经愈发匮乏，科学进步正在“降速”。
核心观点如下：近年发表的论文和专利不太可能具有颠覆性，或者使得之前的发现（比如DNA双螺旋结构）过时，并将科学和技术推向新的方向；相反，论文和专利更有可能巩固或进一步发展以前的工作，比如科恩－沈吕九方程（Kohn-Sham equation）；科学家和发明家越来越多地使用更窄的知识片段来开发他们的新工作；这种模式适用于所有主要科学领域，包括技术、医学和社会科学。
据论文描述，这种下降趋势不太可能是由已发表工作质量或引用政策的变化导致的，而是因为科学家和发明家近十年来一直依赖一套较为狭窄的现有知识体系，这有利于个人的职业生涯，但不利于更普遍的科学进步。
“一个健康的科学生态系统既包含对之前工作的巩固改进，也包括新的颠覆性发现，但研究的性质正在发生变化，”论文的通讯作者、明尼苏达大学助理教授Russell Funk说，“随着渐进型创新越来越普遍，未来可能需要更长的时间才能取得明显推动科学发展的关键突破。”
论文本链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05543-x
33-53岁，这20年最缺觉
近日，一项发表在科学期刊Nature Communications的研究表明，人在中年时期的睡眠时间，比成年早期和晚期的睡眠时间都要少——从成年早期开始，人的睡眠时间会逐渐下降，直至33岁，然后在53岁时再次回升。在此次研究中，来自英国和法国的科研团队招募了63个国家的730187名参与者，揭示了睡眠模式在整个生命周期中的变化及其在不同国家间的差异。
研究发现，最年轻的参与者（19岁）的睡眠时间最长。20多岁和30多岁的参与者的睡眠时间在呈下降趋势，直到50岁出头才趋于稳定，并缓缓上升。上述睡眠时间变化模式，以及最新确定的关键时间点在不同性别、国家和受教育水平人群中是相同的。科研团队表示，人到中年睡眠时间减少可能是育儿、工作和生活需求导致的。
内容来源：《中国科学报》
论文本链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34624-8
中美科学家打造人工组织，恢复生殖功能
近日，一项研究显示，中美研究人员开发出的一个人造组织能够恢复猪的受损阴茎的勃起功能，这可能为勃起功能障碍带来新疗法。勃起功能障碍可能由多种原因导致，其中包括膜损伤。在该研究中，该人造组织模仿了膜（包裹在海绵体表面的结缔组织），勃起时会充满血液。
膜损伤可通过从身体其他部位获取组织，并将其与蛋白质和其他分子网络结合，制成支持性组织贴片来修复。然而，这种贴片会被免疫系统排斥，难以有效模拟膜。为解决这一问题，华南理工大学的施雪涛与合作者使用各向同性聚乙烯醇凝胶制造了一种膜。它具有卷曲的纤维结构，与天然组织相似。在之后的测试中，当猪的阴茎被注射生理盐水后就会勃起。直到一个月后，这些猪都没有表现出排斥人造组织的迹象。
“这项研究表明，人造生物材料可以充分修复缺陷，并取得良好的效果。”北卡罗来纳州维克森林再生医学研究所Anthony Atala说，“该技术很有前途，值得进一步研究，可以将其安全过渡到人类身上，使患者受益。”
内容来源：《中国科学报》
论文本链接：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00663-4
助力失聪人群，科学家发明高性能无铅柔性压电声敏传感器
来自世界卫生组织的数据显示，全球约有4.3亿人因耳蜗受损而遭受听力损失，改善听力主要靠人工耳蜗。然而，传统的人工耳蜗语音识别能力较低，而且刚性电极与软组织间的不匹配可能导致神经损伤和耳鸣等问题。随着物联网和人工智能的发展，柔性自供电人工耳蜗的研究引起了广泛关注。
压电材料可以作为未来人工耳蜗的有利候选材料，但主流含铅压电材料与生物不相容，对环境不友好，其他压电材料的电输出功率由于声电转换性能低，不足以直接刺激听觉神经。因此，制造高性能无铅柔性压电声学传感器意义重大。
近日，该团队受人类耳蜗外耳毛细胞的启发，报道了一种基于准同型相边界的多组分无铅钙钛矿棒的直写微锥阵列策略。
该策略一方面利用取向工程和在两个不同正交相（Amm2和Pmmm）之间形成的准同型相边界，显著提高应力对压电材料性能影响，实现压电响应增强；另一方面在压电薄膜表面引入微锥阵列，增加与声波的接触面积，增强对声波的吸收，从而制备高性能柔性压电声学传感器（FPAS）。该传感器显示出高灵敏度、宽频率响应的特点，覆盖常用的语音频率，同时具有角度灵敏度，可用于记录声音信号，并实现语音识别和人机交互。
FPAS还具备防水和耐酸碱等特点，满足自然环境对可穿戴声学传感器的要求。
内容来源：中科院化学研究所
论文本链接：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00654-3
像人体皮肤一样，科学家发明自愈合离子皮肤
人体皮肤是一个重要的身体器官，能够通过离子传输机制实现机械外力的感知，比如压力、应变和扭转等，同时也具有自我修复能力，能够在外部损伤后恢复初始功能。受人体皮肤感知结构的启发，科学家们先后报告了几种具有离子传输机制的离子皮肤。它们具有高抗干扰性、出色的空间分辨率以及对静态和动态刺激的出色响应。然而，这些离子皮肤很容易因受到持续磨损而引起意外机械损伤，导致功能中断或设备寿命减少。
因此，与人体皮肤类似的自我修复能力是恢复受损功能以确保稳定性和增加设备使用寿命所必需的重要属性。
近日，中韩科研团队开发了一种超灵敏且可自修复的离子皮肤。它拥有像人体皮肤一样的弹性且具有自我修复能力，灵敏的触觉功能可以随着伤口的愈合而恢复。图｜离子皮肤的设计概念设计：由离子动力学产生的动作电位刺激和动态二硫键的键交换效应模拟人体皮肤的外力感知和自愈合功能。
他们以离子液体作为信号传输介质，填入热塑性聚氨酯材料后，开发出了新型的离子导体；以银纳米线为柔性电极，聚氨酯为封装材料，组装成目标离子皮肤。由于聚氨酯中引入的氯取代基电负性较大，与离子液体间具有可逆的离子偶极相互作用。通过机械刺激改变氯取代基与离子液体之间可逆的离子偶极相互作用，能够有效提高即时电容和初始电容的差值，从而提高灵敏度。
这项研究成果模拟了类似生物触觉细胞的离子信号传输系统，根据力的变化控制离子导体内部的离子分布，最大限度地提高触觉感知。该研究提出了一种同时恢复伤口和触觉功能的离子皮肤技术的新概念，有望应用于可穿戴医疗领域中的人机接口。
内容来源：中科院宁波材料技术与工程研究所
论文本链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35434-8
让纺织品拥有感知和记忆，科学家提出纤维状光电人工突触
伴随传统纺织业与电子、制造、传感和物联网等技术融合，无处不在的织物被给予了更高的期望以及更多的功能，也逐渐演变为人工智能技术的新载体。电子织物作为可穿戴电子的重要分支在能量收集/储存、感知、显示/交互和信息存储/处理等领域引起了广泛关注。作为电子织物的基本单位，一维的功能纤维具有轻巧、超柔和多功能的特性，同时可以进一步通过成熟的编织技术制成透气纺织品，对未来智能织物的发展具有重要意义。
在人类与外界环境的交互中，80%以上的外部信息都是通过人类的眼睛接收的，因此仿生人工视觉系统在人与机器交互、图像识别、自动驾驶和低功耗光神经形态等应用中展现出巨大潜力。近年来，基于光电人工突触的仿生视觉系统取得了快速发展，可同时实现对电信号/光信息的感知并且能够对感知到的信息进行临时记忆甚至是初步运算。目前，构建具有良好的柔性且兼具透气性的可穿戴人工视觉系统仍然面临巨大挑战。
近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员李清文、张其冲等因此提出并验证了纤维状光电人工突触器件的概念，该器件可同时实现光/电信号诱导的多种仿生突触功能，包括脉冲易化、长/短时程可塑性以及“学习-巩固-再学习”等行为。在光电突触性能的基础上，研究人员成功地将多个纤维状器件编入透气的织物，从而使得柔性织物能够实现对简单数字图像信息进行感知和存储的功能。
为了展示基于纤维状光电人工突触的纺织品的视觉感知和记忆功能，研究人员将多个器件编织入透气的织物，构建了利用光掩模的光电流成像纺织品，该织物能够对简单数字光学图像信息感知和记忆，证明了其在开发可穿戴视觉记忆系统方面的潜力。该工作为设计和开发感知记忆功能一体化的柔性功能纤维开辟了新途径。
内容来源：中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
论文本链接：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00691-9
幽门螺旋杆菌检测新方法：比PCR敏感100倍
幽门螺杆菌感染是慢性胃炎、消化性溃疡的主要致病因素，且与胃癌、胃黏膜相关淋巴组织（MALT）淋巴瘤等疾病密切相关。多数幽门螺杆菌感染者遵医嘱进行多联疗法可根治，但多数感染患者早期几乎无症状，易被忽视。
此外，并非所有幽门螺杆菌感染者均会发病，具有细胞毒素相关蛋白（CagA）和空泡毒素（VacA）表达的菌株才是胃部炎症、溃疡及胃癌的相关菌株。因此，临床上迫切需要快速、精准、高特异性和高灵敏度的现场检测方法，来帮助预防高致病性幽门螺杆菌的传播、对已患病人群的实时监测和诊断。
近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院李志远团队通过环介导等温扩增（LAMP）结合最新的CRISPR/Cas12a技术，提出针对高致病性幽门螺旋杆菌菌株的高敏感度检测方法。该方法仅需检测唾液样本，便可快速精准检测出感染该菌株的阳性病人，已被证明比PCR更敏感（100倍），并在恒温（65℃）下使用简单的水浴就可快速获得检测结果。
相较于传统的幽门螺杆菌检测方法，该方法具有更简便、快速、廉价的特点，并具有更高的灵敏度和特异性，将在广泛人群的高致病性幽门螺杆菌的检测、治疗以及胃炎、胃溃疡和胃癌等相关疾病的发生和改善预后等方面发挥重要作用。
内容来源：中科院广州生物医药与健康研究院
论文本链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36459819/
学术头条
新版微信更改了公众号推荐规则，不再以时间排序，而是以每位用户的阅读习惯为准进行算法推荐。在此情况下，学术头条和“学术菌”们的见面有如鹊桥相会一样难得（泪目）那么，如果在不得不屈服于大数据的当下，你还想保留自己的阅读热忱，和学术头条建立长期的暧昧交流关系，将学术头条纳入【星标】，茫茫人海中也定能相遇～｜点这里关注我??记得标星｜阅读原文