4月14日外媒科學網站摘要：突破性血液檢測技術精準追蹤腫瘤動態
4月14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）
國際能源署：2030年數據中心能耗將翻倍，AI成主要推手
國際能源署（IEA）最新報告預測，到2030年，全球數據中心的電力消耗將增長一倍以上，達到945太瓦時（1太瓦時= 10億度電），接近日本當前用電量。相比之下，2024年數據中心耗電量爲415太瓦時，佔全球總用電量的1.5%。這一激增的主要驅動因素是人工智能（AI）的快速發展。
報告指出，AI服務器在2024年已佔數據中心服務器電力需求的24%，佔數據中心總能耗的15%。儘管數據中心還承擔其他計算任務，但AI應用的快速普及將顯著增加未來能耗。國際能源署同時強調，由於AI技術發展速度的不確定性，實際能耗可能超出預期。
目前，全球數據中心能耗的85%來自於美國、歐洲和中國。預計到2030年，發達經濟體的能耗增長將超過20%，而發展中經濟體僅佔5%。爲滿足需求，各國正加速建設發電設施和升級電網，但國際能源署預測，約20%的數據中心可能面臨併網延遲的挑戰。
報告警告稱，儘管全球三分之二的新增電力將來自可再生能源，但部分國家仍在擴建天然氣發電設施，這可能延緩能源結構轉型。數據中心能耗的快速增長可能對實現全球氣候目標構成威脅。此外，數據中心的集中建設模式可能給區域電網帶來額外壓力。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
擬南芥隱藏百年的秘密：一種酶讓種子增大17%
擬南芥（Arabidopsis thaliana）是植物學研究的模式生物，因其繁殖快、基因組簡單而被廣泛研究。然而，日本名古屋大學研究團隊在《當代生物學》（ Current Biology）發表的最新研究表明，這種植物仍存在未知機制——其花朵會選擇性爲受精卵提供營養，促進種子發育。這一發現可能爲農業增產提供新思路。
作物產量通常取決於種子數量和大小。從農業起源至今，人類一直在篩選大籽粒作物。現代育種學和分子生物學雖已識別相關基因，但其生理機制仍不明確。
該研究的突破在於視角創新。多數研究聚焦花粉與胚珠的結合過程，而名古屋大學團隊另闢蹊徑，追蹤營養物質通過韌皮部輸送至胚胎的路徑。他們發現，韌皮部末端的細胞會形成胼胝質屏障，其開閉狀態直接決定營養分配：受精胚珠的屏障打開，未受精胚珠的屏障則保持封閉，確保資源高效利用。
團隊進一步鎖定關鍵酶AtBG_ppap。實驗顯示，缺乏該酶的擬南芥種子比正常小8%，而過表達該酶的植株種子增大17%。在水稻中驗證時，同樣操作可使稻粒增大9%，表明該機制可能適用於大豆、玉米、小麥等作物。
有學者指出，這一發現看似簡單卻意義重大。該研究不僅揭示了植物資源分配的新機制，更爲作物改良提供了潛在工具。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、一滴血測癌症？突破性血液檢測技術精準追蹤腫瘤動態
美國威爾康奈爾醫學院和紐約基因組中心的研究團隊開發出一種新型糾錯方法，能夠通過血液樣本高靈敏度、高準確地檢測癌症，有望用於患者治療後的病情監測。這項基於全基因組DNA測序的技術，爲實現血液檢測篩查早期癌症的目標邁出了重要一步。
研究發表於《自然·方法》（Nature Methods）期刊，團隊利用基因測序公司的低成本測序平臺，實現了超高深度的全基因組測序，能夠檢測血液中極低濃度的循環腫瘤DNA（低至百萬分之一水平）。結合糾錯技術後，檢測誤差率大幅降低，使該方法在無腫瘤組織樣本的情況下仍能準確識別癌症信號。
血液“液體活檢”技術有望革新癌症診療，但如何從微量腫瘤DNA中精準識別突變特徵一直是重大挑戰。威爾康奈爾醫學院的研究團隊通過全基因組測序（而非傳統靶向測序）提升了檢測能力，此前已成功應用於晚期黑色素瘤和肺癌的血液檢測。
在新研究中，團隊進一步優化技術，證明低成本測序平臺可大幅提高數據質量，並通過雙鏈DNA的冗餘信息糾錯，使檢測更加可靠。與多機構合作的研究顯示，該方法能通過血液樣本監測膀胱癌和黑色素瘤患者的癌症動態，例如治療後腫瘤DNA水平的變化與疾病進展或緩解高度相關。
該技術的成功應用標誌着癌症監測邁向無創化，未來或可通過常規血液檢測實現早期發現和動態追蹤，爲精準醫療提供新工具。
2、阻止納米塑料擴散：土壤酸鹼度或是關鍵防線
納米塑料對生態系統的威脅日益嚴重，但其在土壤中的遷移行爲仍需深入研究。日本早稻田大學和日本產業技術綜合研究所（AIST）的團隊通過實驗分析了不同土壤類型及pH條件下納米塑料的吸附與聚集特性，爲理解其環境行爲提供了新視角。研究成果於最近發表在《整體環境科學》（Science of The Total Environment ）期刊上。
塑料廣泛存在於包裝、紡織品等領域，其降解後產生的納米顆粒（1-100納米）可能滲入土壤，影響植物生長並威脅生物健康。爲探究納米塑料的遷移規律，研究人員選取了性質差異顯著的火山灰土和細砂作爲實驗對象，並測試了聚苯乙烯納米顆粒在不同pH條件下的行爲。
實驗通過激光衍射、紫外光譜和Zeta電位分析等技術，重點研究了納米塑料的自聚集、土壤吸附特性及其對土壤顆粒聚集的影響。結果顯示，聚苯乙烯納米顆粒因表面帶高負電荷而未發生自聚集，但其在土壤中的吸附行爲受pH值顯著影響。例如，在特定pH條件下，納米塑料會吸附於土壤顆粒並引發土壤聚集，從而影響其遷移能力。
研究表明，土壤類型和pH值是決定納米塑料遷移的關鍵因素。這一發現爲制定針對性的塑料污染治理政策提供了科學依據，強調了土壤環境特性在污染防控中的重要性。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、當DNA變成電路：科學家打造可自編程的分子機器人
科學家正致力於開發可在活細胞內穩定運行的DNA納米器件，這項技術有望在分子層面實現對生物系統的精準控制。
《智能計算》（Intelligent Computing）近期發表的綜述《從試管到細胞：DNA計算電路的迴歸？》（From the Test Tube to the Cell: A Homecoming for DNA Computing Circuits?）指出，DNA鏈置換電路是動態DNA納米技術的核心。該技術通過“立足點介導的鏈置換”實現動態反應：外來DNA鏈通過“立足點”結合並置換現有鏈。基礎系統如“蹺蹺板門（Seesaw gates）”和雜交鏈式反應支持複雜邏輯運算和信號放大，而協作門則需多輸入觸發輸出，實現精細調控。這些組件可組合成網絡，模擬化學反應路徑，並與DNA摺紙等結構器件結合，擴展生物應用範圍。
DNA鏈置換可由核酸、蛋白質、小分子等生物成分觸發。核酸（如DNA、RNA）通過互補設計直接輸入，用於轉錄組分析和活細胞監測；適配體則能高特異性結合靶標，實現信號檢測。爲連接適配體與電路，研究人員開發了結構轉換適配體、遠程立足點、DNAzyme等方法，確保信號精準傳導。
目前，DNA鏈置換主要應用於體外，體內應用仍面臨挑戰，如DNA降解酶的破壞。爲提高穩定性，科學家嘗試結構修飾（如髮夾終端保護）和化學修飾（如2'-O-甲基化）。此外，細胞天然排斥DNA，需依賴轉染技術遞送納米器件。進入細胞後，鹽濃度、分子擁擠等因素可能干擾反應。爲此，研究團隊正開發可編碼至質粒或染色體的RNA納米器件，通過細胞自身表達電路。
該技術還推動了計算模型的創新，將傳統算法與生化過程結合，實現生物兼容計算。未來，自主運行的DNA納米機器或能精準操控生物過程，爲醫療和生命科學帶來突破性進展。
2、納米結構創造奇蹟：科學家讓銅合金擁有“超合金”般的神奇性能
由美國亞利桑那州立大學、美國陸軍研究實驗室（ARL）等聯合研發的新型銅合金Cu-3Ta-0.5Li，在高溫強度和熱穩定性方面取得重大突破。這項發表在《科學》（Science）期刊的研究成果，標誌着銅基材料在極端環境應用領域邁出了關鍵一步。
研究團隊通過創新的合金設計方法，在傳統Cu-Ta體系中精準添加0.5%的鋰元素，成功構建了獨特的納米結構。這種結構由銅鋰沉澱相和鉭原子雙層組成，使材料在接近熔點的溫度下仍能保持優異的性能穩定性。測試數據顯示，該合金在800℃高溫環境下持續工作10,000小時後，力學性能幾乎沒有衰減。其室溫屈服強度達到1120MPa，同時展現出卓越的抗蠕變性能，這些指標均顯著優於現有商用銅合金。
這種材料的突破性性能源於其特殊的微觀結構設計。研究人員借鑑了鎳基超合金的強化機制，通過精確控制鋰元素的含量，將原本球形的沉澱相轉變爲穩定的立方體結構。這種結構轉變不僅大幅提升了材料強度，還使其具備了出色的高溫穩定性。
在應用前景方面，該合金特別適合航空航天、國防裝備和能源系統等領域的極端工況需求。其優異的綜合性能使其有望用於製造高性能熱交換器、耐高溫電子元件以及新一代武器系統等關鍵部件。（劉春）