别再数每天⼋杯⽔了,这项公式可以帮你计算身体的⽤⽔量|环球科学要闻

作者: 安君、马⼀瑗、不周、⼆七

来源: 环球科学

发布日期: 2022-11-25 11:59:47

本文介绍了多项科学研究成果,包括感染⼸形⾍的狼更可能成为狼群⾸领、影响⼈体⽔周转率的因素、⾸次证明纠缠电⼦对⾃旋之间存在负相关性、病毒也拥有CRISPR基因编辑系统、能主动促进伤⼝愈合的⽆线智能绷带、能像⻦⼀样急转弯避障的有翼⽆⼈机以及新冠疫情的最新数据。

感染⼸形⾍的狼更可能成为狼群⾸领。近⽇发表于《通讯·⽣物学》(Communications Biology)的⼀项研究发现,美国⻩⽯公园⾥感染了⼸形⾍(Toxoplasma gondii)的狼,成为狼群领袖的可能性是未感染狼的46倍以上。这些发现⾸次展示了寄⽣⾍感染如何影响狼的决策和⾏为。

研究者分析了26年(1995-2020)间狼群的⾏为和分布数据,以及229头狼⾎样中的⼸形⾍抗体,在雌性和雄性中都确定了寄⽣⾍感染和⾼⻛险⾏为之间的关联。相⽐未感染的狼,⼸形⾍阳性的狼从狼群中分散的可能性⾼11倍,成为狼群领袖的可能性⾼46倍。雄性在感染寄⽣⾍后6个⽉⾥离开狼群的可能性达到50%,⽽未感染者的离开时间约为21个⽉后。

此前已有研究发现,⼸形⾍感染和鬣狗中胆⼤冒失⾏为的增加、⼤⿏睾酮产⽣增加相关。研究者推测,有类似机制驱动着在寄⽣⾍检测阳性的狼身上观察到的冒险⾏为。

影响⼈体⽔周转率的因素。⼈体每天都在不断摄⼊和排出⽔分,其中⼈体每天使⽤的⽔可以⽤⽔周转率(water turnover)表示。近⽇,《科学》(Science)发表了迄今规模最⼤的双标⽔法测量⼈体⽔周转率的研究。

该研究的被试超过5600⼈,分别来⾃26个国家,年龄覆盖了8岁⾄96岁。研究发现,不同个体在不同的⼈⽣阶段的⽔周转率存在很⼤差异,从每天1升到6升不等,也存在少数异常个体,每天消耗的⽔⾼达10升。

研究者进⼀步分析了可能影响⽔周转率的因素后发现,体⼒活动⽔平(PAL,总能量消耗/基础能量消耗)及是否是运动员影响最⼤,其次是性别、⼈类发展指数(HDI,综合反映国家预期⽣存年龄、教育和经济状况的指标)和年龄。例如,在所有其他条件相同的情况下,男性和⼥性的⽔周转率相差约0.5升,⼈体能量消耗增加⼀倍会使⽔周转率增加约1升。

研究⼈员据此开发了⼀个计算⼈体⽔周转率的⽅程,并希望该研究有助于更准确地估计⼈群的⽔分摄⼊需求。

⾸次证明纠缠电⼦对⾃旋之间存在负相关性。超导体中的电⼦并不是单个进⾏运动,⽽是配对成为库珀对(Cooper pairs),且⼆者⾃旋相反,这在理论上被⼴泛认可。但这种⾃旋间的相关性⼀直未能在实验上得到验证。

最近,发表在 《⾃然》(Nature)上的⼀篇⽂章显示,科学家⾸次在实验上验证了超导体中电⼦总是成对出现,并检测到电⼦对⾃旋之间的负相关性。多年来,科学家已经能从超导体中提取电⼦对,并通过量⼦点——两个并联的纳⽶电⼦结构在空间上分离这两个电⼦,这是因为每个量⼦点只允许单个电⼦通过。⽽在这项研究中,科学家将纳⽶磁铁与量⼦点结合,制成了⾃旋滤光器。

由于⾃旋决定了电⼦的磁矩,纳⽶磁铁在量⼦点中产⽣的可调磁场使得只有特定⾃旋的电⼦能通过它。结果表明,⾃旋向上的电⼦通过其中⼀个量⼦点,那么⾃旋向下的电⼦就会通过另⼀个量⼦点,反之亦然;⽽如果两个量⼦点都设置为通过相同的⾃旋,那么只有单个电⼦会通过⼀个量⼦点。这项研究展示了在纳⽶级电⼦设备中进⾏⾃旋相关性实验的新途径。

病毒也拥有CRISPR基因编辑系统。

在细菌和古菌中,存在⼀套CRISPR基因编辑系统,它由特殊的CRISPR序列、Cas蛋⽩和RNA组成,能够捕获⼊侵病毒的基因组⽚段,并将序列存储在⾃⼰基因组中,再次遇到同样的病毒时,就可以识别并切割相应的DNA。这⼀系统也被科学家改造为⾼效的基因编辑⼯具。在近⽇发表于《细胞》(Cell)的⼀项研究中,研究者发现⾃然界中的⼀些病毒也拥有CRISPR系统。

⽬前已经发现6000多种病毒拥有该系统,且涵盖了⽬前已知的全部6种CRISPR-Cas类型。相⽐⼀般的CRISPR-Cas结构,病毒中的这些CRISPR系统显现出⼴泛的变化,例如噬菌体中的CRISPR系统⽤来切割DNA的Cas酶⾮常⼩,更容易被送⼊细胞。研究者推测,由于多种病毒可能同时攻击同⼀种细菌,从细菌宿主那⾥“偷”来CRISPR系统的噬菌体可以摧毁竞争对⼿,获得⽣存优势。

能主动促进伤⼝愈合的⽆线智能绷带。糖尿病溃疡、烧伤等慢性伤⼝很难愈合,往往会给病⼈带来极⼤的痛苦。近⽇,⼀篇发表在 《⾃然·⽣物技术》(Nature biotechnology)的⽂章显示,研究⼈员开发了⼀种⽆线智能绷带,能够减少瘢痕形成、促进伤⼝愈合,同时监测伤⼝的愈合进展。智能绷带由电⼦层和⽔凝胶层组成。

电⼦层仅厚100微⽶,由天线、微控制器、电刺激器、⽣物传感器等组成,它被安装在具有粘性、加热即可剥离的⽔凝胶层上。⽣物传感器能够通过⽪肤的导电性和温度变化来监测伤⼝的愈合和感染情况。当监测到伤⼝愈合较慢时,智能绷带就会通过电刺激促进细胞抗炎和⽣⻓基因的激活,并促使更多抗炎巨噬细胞向伤⼝迁移,从⽽促进伤⼝的愈合。

这项研究提供了⼀种新型的⾃动化治疗⽅式,虽然⽬前距离投⼊实际使⽤仍有很多障碍,但研究⼈员认为它能为慢性伤⼝病⼈和医护带来很多便利。

能像⻦⼀样急转弯避障的有翼⽆⼈机。相⽐常⻅的多旋翼驱动的⽆⼈机,有翼的⽆⼈机在空⽓动⼒学和能量上都更⾼效,但它在转弯时需要更⼤空间,导致它们在密集环境如城市中的应⽤受到限制。

近期,发表在 《⾃然·通讯⼯程》(Nature communications engineering)上的⼀篇论⽂显示,研究⼈员开发了⼀个像⻦⼀样的有翼⽆⼈机,它可以在密集的城市和森林环境中进⾏急转弯避障。这个⽆⼈机由纤维强化塑料制成,最⼤翼展1.5⽶,重711克。它有两个机翼、⼀个尾部,外观类⻦类,且拥有⼈造⽻⽑,可以收拢和倾侧。

研究⼈员进⾏了⻛洞和⻜⾏测试,评估机翼和机尾运动对⽆⼈机可滚转速度和所需转弯区域的影响。他们发现,⽐起机翼同⻆度倾侧、但⼀侧延展⼀侧收拢时,以不同⻆度倾侧各机翼时,⽆⼈机滚转速度可以快⾄4倍多。通过将机翼和机尾朝外伸展,⽆⼈机可以以4.9⽶的半径转弯,相⽐之下,机翼机尾收拢时的转弯半径为12.1⽶。这款⽆⼈机能够急转,能在密集环境中⻜⾏。

研究⼈员表示,这项研究有助于开发在开放和密集环境中都能够进⾏⻓距离⻜⾏的新型有翼⽆⼈机。

新冠疫情。据国家卫健委官⽅数据,11⽉24⽇0—24时,31个省(⾃治区、直辖市)和新疆⽣产建设兵团报告新增确诊病例3103例。

其中境外输⼊病例62例(⼴东23例,福建10例,上海9例,北京8例,陕⻄4例,⼭东2例,重庆2例,内蒙古1例,江苏1例,四川1例,云南1例),含2例由⽆症状感染者转为确诊病例(北京1例,福建1例);本⼟病例3041例(⼴东892例,北京424例,河北329例,重庆258例,⼭⻄208例,河南140例,四川123例,⿊⻰江108例,⼭东88例,内蒙古85例,浙江51例,云南47例,贵州42例,福建41例,江苏32例,陕⻄30例,湖南29例,辽宁24例,新疆20例,湖北12例,上海9例,江⻄9例,⻘海9例,吉林8例,⽢肃6例,安徽5例,海南5例,天津3例,⼴⻄2例,⻄藏2例),含708例由⽆症状感染者转为确诊病例(⼴东497例,重庆122例,浙江19例,四川15例,湖南8例,⼭东7例,北京6例,⿊⻰江6例,⽢肃6例,云南4例,⼭⻄3例,⻘海3例,江苏2例,福建2例,河南2例,河北1例,内蒙古1例,⼴⻄1例,海南1例,贵州1例,陕⻄1例)。

⽆新增死亡病例。新增疑似病例1例,为境外输⼊病例(在上海)。

31个省(⾃治区、直辖市)和新疆⽣产建设兵团报告新增⽆症状感染者29840例,其中境外输⼊186例,本⼟29654例(⼴东7584例,重庆6242例,河北3046例,北京1436例,四川1187例,新疆957例,⽢肃870例,陕⻄793例,⻘海729例,⼭东726例,⼭⻄724例,河南719例,吉林570例,湖北559例,内蒙古545例,天津418例,辽宁394例,江苏317例,云南302例,⿊⻰江288例,⼴⻄259例,宁夏241例,安徽152例,湖南139例,浙江133例,贵州109例,上海77例,江⻄60例,福建35例,海南28例,⻄藏12例,兵团3例)。

截⾄2022年11⽉23⽇,31个省(⾃治区、直辖市)和新疆⽣产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗344284.0万剂次。

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