⽤⽪肤培养“迷你⼤脑”,挽救濒危的苏⻔答腊犀⽜|环球科学要闻

作者: 马⼀瑗、张楚、不周、⼆七

来源: 环球科学

发布日期: 2022-11-10 12:20:52

本文报道了多项科学研究成果,包括气候变化、动物行为学、细胞生物学、物理学、神经科学、天文学和新冠疫情等方面的最新进展。其中,特别关注了利用皮肤细胞培养“迷你大脑”以挽救濒危的苏门答腊犀牛的研究,以及首次在三维材料中观察到具有真手性的声子等重要发现。

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⽓候变化

1.5℃的⽓候⽬标需要各国加强⽓候承诺10⽉27⽇,联合国环境规划署(UNEP)发布《2022排放差距报告》(Emissions Gap Report 2022),其中指出,根据各国⽬前提交的国家⾃主贡献(NDC)情况来看,到2100年全球平均⽓温将上升2.4℃~2.5℃,远⾼于1.5℃~2℃的⽬标。

⾃2021年11⽉在格拉斯哥举⾏的《联合国⽓候变化框架公约》第26次缔约⽅⼤会(COP26)以来,多国已经在COP27召开前提交或更新了NDC⽬标。但UNEP的评估显示,⽬前各国的最新承诺仅会使2030年的温室⽓体排放量减少不到1%,⽽如果要将全球升温限制在1.5℃,需要减少45%的排放量。报告警告,国际社会距离巴黎⽬标仍有很⼤差距,“没有可靠的途径实现1.5℃的⽬标”。

⽬前,COP27正在埃及的沙姆沙伊赫召开。UNEP执⾏主任英格·安德森(Inger Andersen)表示:“⾃COP27起,各国需要采取强⼒⾏动来⽀持《格拉斯哥⽓候协议》中的强⼒⾔辞,从⽽增加适应投资,提⾼成果。”

动物⾏为学

章⻥有多聪明:它们会⽤淤泥“打架”章⻥通常被认为具有⼀定智⼒,能够做出社会⾏为。

近⽇,发表在PLOS ONE的⼀项研究显示,章⻥似乎会故意向周围投掷淤泥和碎⽚,这种⾏为可能具有社会意义。研究⼈员在2015年和2016年⽤⽔下摄像机拍摄记录了澳⼤利亚杰维斯湾的⼀种章⻥Octopus tetricus的⾏为,他们分析了⼏天内24⼩时的录像,在约10只章⻥中发现了102次碎⽚投掷⾏为。

为了扔出淤泥或⻉壳等碎⽚,章⻥需要将虹吸管移动到触⼿间⼀个不寻常的位置,再喷⽔将碎⽚射出,这表明投掷⾏为是有意的。其中,66%的投掷⾏为由雌性章⻥发起,约⼀半发⽣在触⼿试探或交配尝试等互动中或前后,约17%投出后击中了同类。⽪肤变深、表现出攻击性的章⻥投掷⼒度更⼤、更常击中其他章⻥,⽽被砸中的章⻥会躲避或向投掷者举起触⼿。这些现象表明章⻥间的投掷似乎是⼀种社会⾏为。

细胞⽣物学

从苏⻔答腊犀⽜⽪肤中,培养出“迷你⼤脑”2019年,⻢来⻄亚的最后⼀头雄性苏⻔答腊犀⽜凯塔姆(Kertam)死亡,半年后,⻢来⻄亚仅剩的⼀头雌性苏⻔答腊犀伊曼(Iman)也因癌症死亡。根据国际⾃然保护联盟(ICUN)红⾊名录,苏⻔答腊犀被列为“极度濒危”,全球成年个体仅剩约80头。

近⽇,在发表于iScience的⼀项研究中,研究者在凯塔姆⽣前,提取了它的⽪肤细胞,并将其转化为诱导多能⼲细胞(iPS)。随后,研究者从凯塔姆的iPS细胞中培育出了⼤脑类器官,也被称为“迷你⼤脑”(mini-brain)。接下来,研究团队希望能利⽤凯塔姆的iPS细胞培养出适合⼈⼯授精的精⼦,并尝试将这种⽅法应⽤到数量更少的北部⽩犀⽜中。

物理学

⾸次在三维材料中观察到具有真⼿性的声⼦

⼿性是⾃然界中固有的不对称性的表现,除了静态的⼿性,包括旋转在内的动态过程也可能导致出现⼿性。因此如果对某个系统进⾏空间反演操作不等价于时间反演与适当的空间旋转操作相结合,那么就可以判定这个系统是具有真⼿性的系统。声⼦是晶格中原⼦振动相关的能量量⼦,反演对称性破缺的⼿性声⼦具有⾮零⻆动量,但此前科学家在⼆维材料Se?W中观测到的声⼦,虽然具有⼿性特征,即旋转但不传播的原⼦运动,但它并⾮具有真⼿性。

⼀直以来,科学家都想在三维材料中找到既旋转⼜传播的真⼿性声⼦。近⽇,⼀项发表在《⾃然·物理学》的研究显示,研究⼈员⾸次在理论上和实验上确定了三维材料中具有真⼿性的声⼦。由于圆偏光也具有⼿性,因此利⽤⼿性技术来探测具有赝⻆动量(PAM)的⼿性声⼦是最为合适的。通过结合第⼀性原理计算和圆偏振拉曼散射,研究团队在朱砂(α-HgS)中观察到具有真⼿性的声⼦。

其中,声⼦的PAM和赝动量分别来⾃旋转对称操作和离散的平移操作获得的相位因⼦。借助新颖的实验⽅法,研究⼈员发现PAM守恒定律适⽤于圆偏振光⼦和⼿性声⼦之间。这项⼯作提供了⼀种⽤PAM识别⼿性材料旋向性的光学⽅法,不仅分辨率⽐X射线衍射(XRD)所能达到的分辨率更⾼,同时还避免了XRD对材料的侵⼊性和破坏性。

神经科学

电刺激如何帮助瘫痪患者重新⾏⾛

已有研究发现,对脊髓进⾏电刺激能有效帮助瘫痪⼈⼠恢复⾏⾛能⼒,但这种疗法背后的潜在机制尚不明确。近⽇,《⾃然》(Nature)发表的⼀项研究鉴定出了促进瘫痪后康复的神经元。在该研究中,9名因脊髓损伤导致重度瘫痪或全瘫的患者参与了⼀项临床试验,并接受了硬膜外电刺激(EES)治疗。所有患者都在治疗期间⽴即恢复或提⾼了⾏⾛能⼒,⽽且在EES治疗和康复的5个⽉后出现了移动能⼒的改善。

为了寻找这种改善背后的机制,作者建⽴了⼀个⼩⿏模型,该模型复制了⼈类EES神经康复的关键特征。此外,他们还为⼩⿏脊髓的不同神经元构建了⼀个基因表达单细胞图谱。通过将上述模型与分⼦图谱相结合,作者鉴定出⼀类特定的兴奋性神经元,这类神经元对于脊髓损伤后恢复⾏⾛能⼒⼗分重要,但对于没有脊髓损伤个体的⾏⾛能⼒并⾮必要。研究结果让我们进⼀步了解了EES的康复机制。

但作者也指出,⼤脑和脊髓的其他神经元也能促进⾏⾛能⼒的恢复,因此仍需开展进⼀步研究。

天⽂学

捕捉超新星的早期阶段近⽇,发表在《⾃然》(Nature)上的⼀篇⽂章报道了对约115亿年前⼀颗超新星早期阶段(在恒星爆炸后数⼩时)的观测。在对哈勃太空望远镜档案影像进⾏系统性检索时,科学家发现了2010年12⽉拍下的Abell 370星系团中⼀颗快速演化的超新星的图像。

其中,有三处图像虽然可以被同时看到,但它们显示的其实是⼀颗超新星在三个引⼒透镜下不同时间的表现。据分析,这颗超新星的红移(衡量宇宙膨胀的程度)约为3,对应该事件的发⽣时间约为115亿年前。⽽它正处于超新星的早期阶段,也就是该恒星爆炸后约6⼩时后。通过对这些图像的亮度和颜⾊开展的分析显示,快速冷却⽤了⼤概8天的时间。研究⼈员据此计算出这颗恒星爆炸前的半径约为太阳的530倍。

这个⼤⼩与红超巨星的⼤⼩⼀致。这项研究是⾸次对宇宙演化更早期超新星的详细观测,有助于科学家更好地理解早期宇宙存在的恒星和星系。

新冠疫情据国家卫健委官⽅数据,11⽉9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1185例。

其中境外输⼊病例52例(福建16例,⼴东14例,北京4例,上海3例,江⻄3例,内蒙古2例,辽宁2例,江苏2例,四川2例,云南2例,浙江1例,陕⻄1例),含1例由⽆症状感染者转为确诊病例(在⼴东);本⼟病例1133例(⼴东500例,河南178例,重庆123例,内蒙古107例,四川48例,⼭⻄35例,北京34例,新疆32例,云南14例,湖南13例,陕⻄12例,⿊⻰江9例,⽢肃7例,⼭东6例,辽宁4例,浙江3例,天津2例,福建2例,江苏1例,贵州1例,⻄藏1例,⻘海1例),含330例由⽆症状感染者转为确诊病例(⼴东300例,四川13例,重庆3例,⽢肃3例,浙江2例,河南2例,湖南2例,内蒙古1例,福建1例,云南1例,⻄藏1例,陕⻄1例)。

⽆新增死亡病例。⽆新增疑似病例。

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7820例,其中境外输⼊129例,本⼟7691例(⼴东2507例,河南1065例,内蒙古1019例,新疆657例,重庆633例,⿊⻰江325例,⻘海276例,⽢肃237例,⼭⻄152例,湖北113例,湖南94例,河北91例,云南91例,四川74例,北京61例,⼭东53例,安徽43例,福建43例,天津37例,陕⻄37例,辽宁16例,江⻄12例,⻄藏11例,江苏9例,宁夏9例,贵州7例,吉林6例,⼴⻄6例,上海4例,浙江3例)。

截⾄2022年11⽉8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344063.8万剂次。

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