8月28日外媒科學網站摘要:幹掉鉑金,中國科學家要用“鐵”加速氫能時代?

8月28日(星期四)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:

《自然》網站(www.nature.com)

新研究揭示:人類骨盆如何演化出雙足行走能力

雖然所有脊椎動物都有骨盆,但只有人類真正發展出適用於持久、高效兩足行走的骨盆結構。這一進化過程歷時超過500萬年,然而其具體的發育與遺傳機制一直未被完全揭示。

最近,一項發表於《自然》(Nature)的研究通過比較人類與其他哺乳動物在胚胎期骨盆的發育差異,發現了導致人類骨盆形態關鍵轉變的兩個發育階段。該研究由美國哈佛大學團隊牽頭,他們系統分析了包括人類、小鼠、黑猩猩和長臂猿在內的多種生物樣本,結合解剖學觀察與基因組分析,聚焦於髂骨——這一連接脊柱與下肢、維持步態穩定的重要骨骼。

研究發現,人類髂骨在胚胎髮育第七週左右經歷第一次關鍵變化:初始垂直方向的軟骨結構發生90度旋轉,這一改變使人類骨盆變得更短、更寬,形成“碗狀”結構,爲直立行走奠定基礎。第二次變化發生在妊娠第24周左右:人類髂骨軟骨的骨化時間明顯晚於其他靈長類,使骨盆在發育關鍵期保持更高可塑性,從而有利於形成支撐雙足行走和大腦袋嬰兒出生的理想結構。

研究還識別出五個與髂骨發育相關的關鍵基因,它們調控軟骨增長與骨化進程,在分子層面引導骨盆形成。這些發現不僅從發育生物學角度解釋“人類如何站起來”,也揭示基因調控在形態進化中的核心作用。

專家認爲,這項研究推進了功能基因組學在演化領域的應用,並指出未來可通過分析古人類(如丹尼索瓦人)化石DNA,進一步探索骨骼結構演化的遺傳基礎。一些學者也稱讚該研究揭示了前所未有的骨形態發生機制,具有廣泛的生物學意義。

《科學》網站(www.science.org)

生命起源關鍵一步被模擬:科學家實現無酶肽合成

生命依賴於執行各種功能的蛋白質,而蛋白質的合成又依賴於RNA。在現代細胞中,這一過程需要複雜的酶和核糖體參與。但在生命起源之初,首個蛋白質如何在沒有這些複雜結構的情況下形成,是一個重大科學謎團。一項發表於《自然》(Nature)雜誌的新研究可能提供了關鍵答案。

以往研究試圖在模擬原始地球的條件下激活氨基酸並使其與RNA結合,但效果常不理想,產物也難以穩定存在。來自英國倫敦大學學院的研究團隊另闢蹊徑,將目光投向一種名爲泛酰硫基乙胺的富能分子。該分子被認爲在早期地球湖泊等環境中可自然形成,是許多代謝反應的核心。

研究團隊發現,在水的環境中,泛酰硫基乙胺可有效介導氨基酸與RNA的反應。尤其值得注意的是,雙鏈RNA在此過程中表現出高度的特異性,能夠生成結構與現代生物中酶促產物相似的“氨酰基-RNA”活化複合物,避免了隨機結合。

更令人振奮的是,在進一步加入硫化氫和硫代酸等原始地球常見物質後,該系統成功驅動了氨基酸相互連接形成肽鏈——全部過程無需任何酶或核糖體的參與。

儘管目前生成的肽鏈仍爲隨機序列,尚未達到遺傳編碼的控制水平,但研究發現某些RNA序列對特定氨基酸存在結合偏好,這可能是遺傳密碼演化的最初萌芽。

該項研究不僅爲“RNA世界”假說提供了紮實的實驗證據,揭示了RNA在早期肽合成中的核心作用,同時也彌合了與“代謝優先”學派之間的分歧——富能小分子很可能在遺傳系統出現之前就推動了關鍵生化反應的進行,爲生命的最終涌現奠定了化學基礎。

《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)

突破“鉑金瓶頸”!我國科學家開發出鐵基燃料電池催化劑

一種新型鐵基催化劑有望突破質子交換膜燃料電池(PEMFC)的“鉑金瓶頸”,爲氫能大規模應用提供關鍵技術支撐。該成果由中國科學院過程工程研究所與深圳大學聯合團隊開發,近日發表於《自然》(Nature)雜誌。

質子交換膜燃料電池可將氫能直接轉化爲電能,具有能量轉化效率高、啓動快、零碳排放等突出優勢,是交通動力和分佈式供能的重要發展方向。然而,其陰極氧還原反應嚴重依賴貴金屬鉑催化劑,導致成本高昂和資源限制,制約了產業化進程。

研究團隊創新設計出具有“納米限域空心多殼層結構”的單原子鐵催化劑(CS Fe/N-C)。該結構通過將鐵原子精準錨定在碳殼內表面,形成了獨特的“內激活-外保護”催化微環境。外層石墨化碳不僅有效調控反應中間體的吸附強度,還顯著抑制了有害自由基的生成,解決了非貴金屬催化劑穩定性差的共性難題。

先進光譜表徵與理論計算表明,該催化劑中鐵活性中心呈特定的電子結構和配位環境,打破了傳統氧還原反應中間體吸附能的線性關係,從而同時實現了高活性與高穩定性。在實際燃料電池測試中,其功率密度達到0.75 W/cm²,連續運行300小時後性能保持率超過85%,綜合性能位居非鉑催化劑前列。

該研究不僅展示了一種具有應用潛力的新型鐵基催化劑,更爲下一代高性能燃料電池催化劑的設計提供了原創性策略,有望加速氫能技術的產業化進程。

《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)

抗癌新策略:瞄準細胞能量工廠,打造“超級免疫T細胞”

科學家近日取得一項重要突破:通過調控免疫細胞內部的能量系統,顯著提升了T細胞識別和消滅癌細胞的能力。該策略有望爲新一代腫瘤免疫治療提供全新方向。

一項由以色列希伯來大學醫學院主導的研究發現,抑制T細胞中的一種名爲Ant2的蛋白質,可改變其能量代謝方式,從而大幅增強其抗癌功能。該成果已於近期發表在《自然·通訊》(Nature Communications)雜誌上。

研究人員將目光聚焦於細胞能量工廠——線粒體,通過干預T細胞代謝通路,成功重塑其能量生成和利用模式。改造後的T細胞不僅增殖更快、存活更久,還表現出更強腫瘤靶向殺傷能力。尤其值得注意的是,這一代謝重編程既可通過基因編輯實現,也可藉助藥物完成,極大提高了該策略的臨牀轉化潛力。

這項研究體現了“免疫代謝”這一新興領域的重大進展——不僅關注免疫細胞的識別功能,更致力於從能量層面優化其戰鬥力。研究者指出,代謝與免疫密切關聯,精準調控免疫細胞的“動力系統”,可帶來更高效、更持久的抗腫瘤效果。

該發現爲開發新型細胞免疫治療方案提供了理論依據和技術路徑,未來有望與CAR-T等現有療法結合,進一步提升癌症治療的成功率。(劉春)