3月24日外媒科學網站摘要：科學家激活腦內廢物清除系統
3月24日（星期一）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
免疫細胞的新發現：中性粒細胞不僅殺敵，還能“包紮”傷口
美國耶魯大學醫學院一項在小鼠中進行的研究發現，一種稱爲中性粒細胞的白細胞會在皮膚破損的部位形成富含蛋白質的黏性環，捕獲病原體，確保它們不會滲透到深層組織。
科學家們早就知道，中性粒細胞通過釋放毒素殺死入侵的微生物。但這項最近發表在《自然》（ Nature）雜誌上的新研究，揭示了中性粒細胞的另一個作用：它們不僅參與免疫戰鬥，還幫助傷口癒合。研究還表明，中性粒細胞在啓動殺菌機制前，會構建結構來隔離病原體，防止其擴散。
研究人員檢查了小鼠皮膚、肺和腸道的樣本，發現這些組織中的中性粒細胞會產生膠原蛋白和其它對形成細胞外基質重要的蛋白質。相比之下，血液中的中性粒細胞不會釋放膠原蛋白。
在傷口癒合實驗中，研究人員刺破小鼠耳朵的皮膚，觀察到第一波中性粒細胞清除碎片並在24小時內死亡。第二天，第二波中性粒細胞出現併產生膠原蛋白，在傷口周圍形成細胞外基質環，直徑可達一毫米。第三天，研究人員將金黃色葡萄球菌應用於傷口，發現中性粒細胞水平正常的小鼠中，細菌停留在傷口表面附近，而在中性粒細胞減少症的小鼠中，細菌擴散到深層組織並形成更多菌落。
這些發現爲理解中性粒細胞減少症引起的健康狀況提供了新視角。中性粒細胞減少症患者常出現反覆的口腔傷口、潰瘍和皮膚傷口癒合延遲，最新研究表明，除了炎症調節外，中性粒細胞水平不足還會通過另一種方式導致傷口癒合不良。
《科學》網站（www.science.org）
尼安德特人的秘密食譜：蛆蟲竟是主食？
尼安德特人是已滅絕的古人類，被認爲是食物鏈頂端的食肉動物，食肉量與鬣狗和洞獅相當。然而，最近的研究表明，他們的飲食可能比之前認爲的更加多樣化，甚至包括蛆蟲。
這一發現來自美國普渡大學生物人類學家梅蘭妮·比斯利（Melanie Beasley ）的研究，她在美國生物人類學協會年會上提出了這一觀點。
傳統上，科學家通過分析骨骼中的氮同位素比例來推斷古代人類的飲食。1991年，研究人員發現尼安德特人骨骼中的氮-15比例極高，表明他們攝入了大量肉類。然而，比斯利質疑這一結論，認爲高氮值可能並非完全來自新鮮肉類。
爲了驗證這一假設，比斯利在美國田納西大學的“屍體農場”進行了實驗，測試了腐爛人體組織和以這些組織爲食的蛆蟲中的氮含量。她發現，腐爛時間越長，氮-15的含量越高，而蛆蟲的氮值甚至比腐爛組織高出八倍。這表明，尼安德特人可能通過食用蛆蟲獲得了高氮值，而非僅僅依賴大量新鮮肉類。
比斯利認爲，蛆蟲是尼安德特人飲食中的常規食物來源。它們富含脂肪和蛋白質，且易於在戶外處理獵物時獲取。這一發現挑戰了尼安德特人是超級獵手的傳統觀點，表明他們的飲食更加多樣化，包括蔬菜、貝類、大麥以及腐爛肉類和蛆蟲。
此外，這一研究還對尼安德特社會的性別角色提出了新的思考。傳統上，狩獵被認爲是男性的主要活動，但採集蛆蟲等食物則可能由女性完成，進一步豐富了我們對尼安德特人生活方式的理解。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、淋巴管療法：科學家找到恢復大腦功能的新方法
隨着身體老化，大腦逐漸失去清除廢物的能力，科學家認爲這可能助長神經退行性疾病，如阿爾茨海默病和帕金森病。美國華盛頓大學醫學院的研究人員發現，通過針對排出大腦廢物的血管網絡進行治療，可以改善老年小鼠的記憶力。
這項研究發表在《細胞》（Cell）雜誌上，爲開發針對年齡相關認知衰退的療法奠定了基礎。多數傳統藥物難以通過血腦屏障，而新療法通過針對大腦外部的淋巴管網絡，繞過了這一障礙。
研究人員於十年前發現了腦膜淋巴管，這一網絡將大腦廢物排入淋巴結。隨着年齡增長，腦液流動下降，導致廢物積累。研究人員通過刺激淋巴管生長，增強了老年小鼠的廢物清除能力，改善了它們的記憶力。
當淋巴系統功能受損，廢物積累時，大腦的免疫細胞——小膠質細胞——會不堪重負，產生一種名爲IL-6的免疫蛋白，導致認知衰退。研究發現，增強淋巴管功能不僅改善了記憶力，還降低了IL-6水平，恢復了大腦的正常功能。
研究人員強調，這些發現揭示了淋巴系統對大腦健康的重要性。通過調節腦膜淋巴管，可能無法復活神經元，但可以確保它們以最佳狀態運作。
2、細胞內的“發電廠”：科學家揭示線粒體高效能量生產的奧秘
線粒體是細胞中的動力源，負責爲所有生命過程提供能量。瑞士巴塞爾大學的研究人員利用冷凍電子斷層掃描技術，首次以高分辨率揭示了線粒體內部的結構。他們發現，負責能量生成的蛋白質會組裝成大型“超級複合體”，這些複合體在提供細胞能量方面起着關鍵作用。這項研究結果最近發表在《科學》（Science）雜誌上
線粒體存在於大多數生物細胞中，其主要功能是利用氧氣和食物中的碳水化合物生成ATP（三磷酸腺苷），即細胞的能量貨幣。這一過程由呼吸鏈複合體完成，儘管這些複合體在70年前就被發現，但它們在線粒體內部的組織方式一直是個謎。
通過冷凍電子斷層掃描技術，研究人員在活細胞中直接拍攝了呼吸鏈的高分辨率圖像。研究發現，呼吸蛋白在線粒體的特定膜區域組織成超級複合體，這些複合體將質子泵過線粒體膜，驅動ATP的生成。研究人員在藻類的細胞中觀察到，所有呼吸蛋白都組織成超級複合體，這種結構可能使ATP生產更高效，並減少能量損失。
未來，研究人員計劃進一步探索呼吸鏈複合體相互連接的原因，以及這種協同作用如何提高能量生產效率。這項研究不僅有助於理解細胞能量生產的機制，還可能爲生物技術和疾病治療提供新的見解。通過研究其他生物體中這些複合體的結構，科學家可以更好地理解它們的進化適應及其在人類疾病中的作用。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、街燈“智能革命”：納米技術可減少百萬噸碳排放
沙特阿卜杜拉國王科技大學領導的一項研究表明，納米材料可以顯著降低LED（發光二極管）街燈的碳排放。研究團隊估計，如在美國推廣這項技術可以減少超過100萬噸的二氧化碳排放。
這項技術的核心是一種名爲nanoPE的納米材料，它能夠改善LED表面的熱輻射，降低其工作溫度。LED在發光時會產生大量熱量，過高的溫度會損壞其內部元件並縮短壽命。事實上，LED消耗的能量中約有75%以熱量的形式損失。通過減少熱量積累，nanoPE不僅能提高LED的性能和壽命，還能大幅減少能源相關的排放。
傳統的LED街燈將光線指向地面，同時熱輻射被困在燈具內部。而塗有nanoPE的街燈則被倒置，朝向天空。nanoPE的設計使得紅外光（熱輻射的主要來源）能夠通過材料，而可見光則被反射回地面。研究顯示，超過80%的紅外光通過nanoPE向天空散發，而超過95%的可見光被反射回地面，確保照明效果不受影響。
nanoPE基於聚乙烯，這是全球生產最廣泛的塑料。科學家通過在塑料中製造直徑僅爲30納米的微小孔洞，並將其拉伸成更薄的片材，成功實現了對可見光和紅外光的選擇性處理。這項創新爲全球可持續照明提供了新的解決方案，特別是在高溫地區，能夠顯著提升LED的冷卻效率，同時保持高照明性能。
2、光速AI：3D光子芯片突破數據傳輸瓶頸
人工智能（AI）的進展一直受到能源效率低下和數據傳輸瓶頸的限制。美國哥倫比亞大學的研究團隊提出了一種3D光子-電子平臺，顯著提高了能源效率和帶寬密度。這項研究發表在《自然光子學》（Nature Photonics）上，結合了光子學和先進的CMOS（互補金屬氧化物半導體）電子技術，實現了高速、節能的數據傳輸，解決了AI硬件在數據傳輸中的能源瓶頸問題。
該團隊與康奈爾大學的研究人員合作，開發了一種3D集成的光子-電子芯片，芯片內集成了80個光子發射器和接收器，具有高密度和高帶寬，每比特僅消耗120飛焦耳，帶寬密度達到5.3 Tb/s/mm²，遠超現有技術。該芯片設計成本低，將光子器件與CMOS電子電路集成，並利用了商業代工廠製造的組件，爲廣泛的行業應用奠定了基礎。
這項技術通過3D集成光子芯片和電子芯片，突破了傳統數據傳輸的能源和局部性限制，支持分佈式架構，使AI系統能夠高效傳輸大量數據。這一創新有望大幅提升AI系統的性能，成爲未來計算系統的核心，應用於大規模AI模型、自動駕駛系統等領域。此外，該技術在高性能計算、電信和分佈式內存系統中也具有廣泛的應用前景，標誌着節能、高速計算基礎設施的新時代。（劉春）