5月6日外媒科學網站摘要:科學家發現黃金誕生新方式
5月6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)
睡得少還精神好?基因突變讓人每天只需睡3小時!
大多數人每晚需要約八小時的睡眠才能保持正常狀態,但一種罕見的基因突變使部分人僅需三小時睡眠就能精力充沛。美國加州大學舊金山分校的研究人員發現,這種短睡眠能力可能與特定基因突變有關。該研究成果最近發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。
研究人員最初通過分析一對母女的基因組,發現了一個與調節人體晝夜節律(控制睡眠-覺醒週期的生物鐘)相關的基因突變。這一發現促使其他具有類似睡眠習慣的人聯繫實驗室進行DNA檢測。目前,研究人員已確認數百名自然短睡眠者,並在四個基因中發現了五種可能與短睡眠相關的突變,不同家族往往攜帶不同的突變。
在最新研究中,研究人員在一名自然短睡眠者的DNA中發現了SIK3基因的新突變。該基因編碼的酶在神經元間隙等位置活躍。爲驗證這一突變的作用,研究人員通過基因編輯使小鼠攜帶該突變,結果發現這些小鼠每天比普通小鼠少睡約31分鐘(小鼠通常每天睡12小時)。進一步分析表明,突變酶在大腦突觸中活性較高,推測其可能通過維持大腦穩態來縮短睡眠時間,支持“睡眠幫助大腦重置”的理論。
專家指出,小鼠睡眠時間減少的幅度較小,說明Sik3突變並非睡眠需求降低的主要原因。儘管如此,這項研究爲理解睡眠調控機制提供了新線索。科學家認爲,進一步探索這些基因變異的影響,將有助於揭示人類睡眠的奧秘,併爲睡眠障礙的治療提供新思路。
《科學》網站(www.science.org)
中子星之外,科學家發現黃金誕生新方式
宇宙中的金銀等重元素誕生於極端劇烈的天體事件。過去,科學家認爲只有中子星碰撞才能產生這些元素,但美國哥倫比亞大學最新研究發現,磁星(一種超高磁性的中子星)爆發的巨耀斑也可能是重要來源。該研究成果最近發表於《天體物理學雜誌通訊》(Astrophysical Journal Letters)上。
2004年,天文學家觀測到一次來自磁星的巨耀斑,其能量超過太陽100萬年的輻射總和。此後20年間,該耀斑的餘輝一直是個謎。直到近期,哥倫比亞大學的一項研究揭示,餘輝中的輻射特徵與重元素形成過程(R-過程,或稱爲快中子捕獲過程)高度吻合。這一發現表明,磁星耀斑可能是宇宙中第二種產生金、銀等重元素的機制。
2017年,中子星碰撞被首次證實爲R-過程的來源,但這類事件無法解釋宇宙中全部重元素的存量。哥倫比亞大學的研究團隊通過模擬發現,磁星耀斑能在更早的宇宙時期產生重元素。分析2004年的耀斑數據後,他們發現其輻射特徵與R-過程的預測完全一致,爲這一理論提供了直接證據。
天文學家指出,這一發現證明R-過程可能存在於多種天體環境中。未來,科學家有望通過更近的磁星耀斑觀測,直接識別特定元素,從而更精確地研究重元素形成。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
1、科學家打造“超強抗體”,癌症免疫療法再升級
英國南安普頓大學的科學家成功設計出一種新型超強抗體,可增強癌症患者的免疫系統功能。研究人員通過改變抗體的結構和柔韌性,使其比天然抗體更能激活免疫反應。該研究由英國癌症研究中心資助,成果發表於《自然-通訊》(Nature Communications)期刊。
這種天然抗體是白細胞產生的Y形蛋白質,能識別並結合病原體或癌細胞表面的分子。研究發現,增加抗體的剛性可顯著提升其激活免疫細胞的能力。這是因爲剛性抗體能使免疫細胞表面的分子更緊密聚集,從而觸發更強的免疫信號。相比之下,結構鬆散的抗體效果較弱。
研究團隊通過工程化改造,在天然抗體的微觀結構中添加了額外的二硫鍵,使其更加穩定。藉助超級計算機的原子級結構分析,科學家確認這種剛性抗體能更有效地激活免疫細胞。這一發現不僅適用於特定抗體,還可能推廣至其他免疫分子,爲開發更高效的抗癌藥物提供新思路。
英國癌症研究中心的專家表示,這項突破深化了對免疫療法的理解,有望推動更精準的癌症治療策略。通過優化抗體設計,未來或能開發出更強大的免疫刺激藥物,幫助患者更有效地對抗癌症。
2、顛覆傳統!AI僅用36個樣本高效鎖定抗病毒藥物
美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的研究人員將人工智能(AI)算法與實驗室傳統方法相結合,成功篩選出針對腸道病毒71型(EV71)的潛在候選藥物。EV71是引發大多數手足口病病例的病原體。這項研究成果最近發表在《細胞報告:物理科學》(Cell Reports Physical Science)雜誌上,表明即使實驗數據有限,AI仍能做出可靠的抗病毒預測。
研究團隊利用包含36個小分子的初始樣本庫訓練機器學習模型,使其識別抑制病毒的關鍵分子結構和化學特徵,並對化合物阻斷EV71的可能性評分。實驗驗證顯示,AI篩選的八種化合物中有五種成功延緩病毒複製,命中率比傳統方法高十倍。這一方法將原本需數月的試錯過程縮短至幾天,在數據有限的情況下尤爲高效。
EV71感染可能從輕微症狀發展爲嚴重神經系統併發症,對兒童和免疫力低下者威脅較大,目前尚無FDA批准的特效藥。計算機模擬證實,五種有效化合物能附着在病毒特定位點,爲阻斷病毒入侵細胞提供新思路。
研究人員表示,該技術可作爲快速抗病毒發現的模板,無論是應對新出現的腸道病毒、呼吸道病原體,還是再現病毒如脊髓灰質炎,AI驅動的方法均能加速解決方案開發,助力未來疫情快速響應。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
1、突破極限!新型隧穿技術解鎖高溫超導體之謎
超導體能夠以零電阻傳導電流,在能源傳輸、磁懸浮和量子計算等領域潛力巨大。傳統超導體需極低溫環境,但富氫化合物如硫化氫(H3S)和十氫化鑭(LaH10)的發現改變了這一局面。H3S在-70°C、LaH10在-23°C時即呈現超導性,臨界溫度遠超液氮沸點(-196°C),因此被歸類爲高溫超導體。
超導能隙是區分超導態與普通金屬態的關鍵指標,但測量富氫材料的能隙面臨極大挑戰。這類材料需在百萬倍大氣壓的金剛石壓砧中合成,傳統技術無法適用。爲此,德國馬克斯·普朗克研究所團隊開發了新型平面電子隧穿譜技術,首次成功測出H3S的超導能隙約爲60毫電子伏特(meV),其氘代類似物D3S(氘爲氫的同位素,多一箇中子)的超導能隙爲44 meV。較小超導能隙證實了電子與聲子(原子晶格振動)的相互作用是超導機制的核心,驗證了理論預測。
這一技術突破不僅解決了極端條件下的測量難題,還爲揭示高溫超導起源提供了新工具。研究人員表示,將該技術擴展至其他氫化物超導體,有望鎖定更高臨界溫度的關鍵因素,推動實用化超導材料的開發。
2、每三顆恆星就藏一顆“超級地球”?最新研究顛覆認知
一個國際天文學家團隊利用韓國微引力透鏡望遠鏡網絡(KMTNet)發現,被稱爲“超級地球”的系外行星可以像木星等氣態巨行星一樣,以極遠的距離繞恆星運行,暗示這類行星的數量可能遠超預期。這一發現得益於微引力透鏡技術——當恆星或行星經過觀測者與背景恆星之間時,其質量會扭曲時空,使背景恆星光線彎曲並短暫增亮。通過分析這些光變信號,科學家不僅能發現新行星,還能探索行星形成的奧秘。
“超級地球”的質量約爲地球的幾倍,可存在於類似太陽系氣態巨行星的遠軌道上。研究發現,每三顆恆星系統中可能至少存在一顆軌道週期與木星相當的超級地球,表明這類行星可能是宇宙中的普遍存在。
在迄今發現的5500多顆系外行星中,僅237顆通過微引力透鏡法確認,因其需要罕見的天體對齊事件。KMTNet通過部署在南非、智利和澳大利亞的三臺望遠鏡,大幅提升了探測效率。研究團隊將系外行星分爲兩類:超級地球與類海王星行星,以及木星或土星型氣態巨行星。這一分類有助於理解行星系統的形成機制。
研究還對比了行星形成的理論模型,發現不同質量行星可能通過不同機制形成,如氣體吸積或引力不穩定性。未來需要更多長期觀測數據來驗證這些理論。該研究由來自中國、韓國、哈佛大學和美國史密森尼學會的團隊合作完成,成果發表於《科學》(Science)期刊上。
隨着技術進步和國際合作的深化,微引力透鏡技術將繼續揭示宇宙中隱藏的行星系統,爲理解行星演化提供新線索。(劉春)