科技看點

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生物學 Biology

如何讓植物更耐旱

卡特勒說：“脫落酸受體就是細胞的指揮，它會誘導出植物的耐壓性?，F(xiàn)在，我們洞悉了受體自由演奏這出交響樂的秘密?！?/p>

當植物遭遇干旱天氣時，它們會自然產(chǎn)生幫助對抗干旱環(huán)境的應激激素脫落酸。脫落酸是一種抑制生長的植物激素，因能促使葉子脫落而得名。脫落酸會開啟植物體內(nèi)的受體，產(chǎn)生包括關閉葉子上的細胞以減少水分流失、讓植物停止生長以減少水分消耗等有用的反應來幫助植物存活。植物生物學家肖恩·卡特勒解釋道，每個應激激素受體都有一個蓋子，可像門一樣打開或關閉。當受體處于打開狀態(tài)時，才能誘發(fā)植物的耐旱性。最新發(fā)現(xiàn)有望被科學家們用來對農(nóng)作物進行轉(zhuǎn)基因修改，以使其在遭遇干旱天氣時，生存能力更強且產(chǎn)量更高。

動物肢體再生之謎

康斯坦茨大學貝格曼研究小組通過對斑馬魚的研究，證明視黃酸是再生過程中必不可缺的物質(zhì)。

斑馬魚是肢體再生能力最強的動物之一，它的鰭、鱗和部分心臟都可以再生。斑馬魚的鰭再生之前，傷口由多層組織封閉起來，斷肢點下的細胞會失去自身的特性而形成胚基。研究人員發(fā)現(xiàn)，斑馬魚通過特殊的遺傳機制，讓視黃酸控制胚基形成，從而完成鰭的再生。視黃酸在動物、包括人體內(nèi)由維生素A合成，可以激活再生所必要的基因。不過，這項研究成果目前還無法應用到人類截肢再生治療上。

水生動物也放屁

德國和丹麥科研人員最新研究發(fā)現(xiàn)，不僅人類和家畜通過肛門排放“有害溫室氣體”，水生動物同樣也會放屁。

當水中有硝酸鹽存在時，蚌類、淡水蝸牛等水下生物會排放一氧化二氮，即俗稱的“笑氣”。馬克斯·普朗克研究所研究員范妮·阿斯佩特貝格爾說：“污染水中含有硝酸鹽，污染越嚴重，這種問題氣體的排放就越多?！毖巯逻€沒有有關水下生物排放一氧化二氮對環(huán)境影響的具體數(shù)據(jù)，但假如硝酸鹽污染持續(xù)惡化，這種氣體排放對環(huán)境可能非常有害。

技術 Technology

仿真機械水母的誕生

美國近日研制出一種神奇的機械水母，不僅僅外觀像水母，而且也可以和水母一樣在水中自由、優(yōu)雅地游動。

這種機械水母主要用于在水中偵查和監(jiān)視艦船和潛水艇、探測化學溢出物以及監(jiān)測魚類的遷徙情況。弗吉尼亞理工大學研究生亞歷克斯·維蘭紐瓦通過研究水母的游動原理對最原始的機械水母進行了改進。天然的水母通過身體傘膜部位的不變壓縮和變形產(chǎn)生推進力，而傘膜下部變形幅度比其他部位較小。維蘭紐瓦將這種所謂的變形邊緣加到最原始的機械水母身上。“我們剛剛把這種部件加到機械水母上，它就游動起來，就連生物學家也不得不承認它游動起來的樣子像極了天然水母?！本S蘭紐瓦興奮地說道。

可打印人體骨骼的3D打印機

據(jù)國外媒體報道，外科醫(yī)生們可以在手術中利用打印設備打印出各種尺寸的骨骼。

薩斯米塔·博斯說：“如果醫(yī)生有一位病人的病變骨骼部位CT掃描圖像，我們就能將其轉(zhuǎn)為CAD圖紙并根據(jù)病人的病變情況制作相應的代替骨骼?！边@種骨骼支架的主要材料成分是磷酸鈣，其中還額外添加了硅和鋅以便增強其強度。當它被植入人體內(nèi)之后可以暫時起到骨骼的支撐作用，并在此過程中幫助正常骨骼細胞生長發(fā)育并由此修復之前的損傷，隨后這種材料可以在人體內(nèi)自然溶解。在實驗室測試中，這種骨骼替代打印材料已經(jīng)被證明可以支持人體骨骼細胞在其中生長，并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗證。

在人體內(nèi)“游動”的微型照相機

以色列研制出世界上第一個可以在人體內(nèi)“游動”的微型膠囊式照相機，通過體外的核磁共振成像信號進行磁控制。

在1966年的經(jīng)典影片《神奇旅程》中，科學家縮小了一艘潛艇及其艇員，讓他們得以進入一名患者體內(nèi)，拯救他的生命。最近，特拉維夫大學研制的微型照相機可以尋找傷口和腫瘤，同時不會像內(nèi)窺鏡那樣讓患者產(chǎn)生不適，同樣能夠?qū)⑺幬锼腿牖颊唧w內(nèi)。加博爾·科薩爾說：“核磁共振成像儀能夠產(chǎn)生一個巨大的恒定磁場，膠囊式照相機依照這個磁場在體內(nèi)移動，就像一艘乘風破浪的帆船一樣?！逼鋵?，膠囊式照相機的移動更像是在游泳，囊內(nèi)的電子元件和微型傳感器允許操作人員操控磁場，控制照相機的移動。

大腦 Cerebrum

做夢可消除痛苦回憶

美國科學家進行的一項新研究發(fā)現(xiàn)，做夢可能是一個治療過程，能夠消除痛苦記憶。

科學家馬修·沃克爾表示，治愈創(chuàng)傷的并非時間，而是睡眠過程中的快速眼動期。沃克爾和同事將34名身體健康的志愿者分成兩組，每組志愿者觀看150幅圖片，而后給自己的反應打分。一組志愿者早晨觀看這些圖片，晚上再次觀看，中間不睡覺；另一組志愿者在晚上入睡前觀看同樣的圖片，第二天早上再次觀看。實驗結(jié)果顯示，在兩次觀看圖片間睡覺的志愿者在第二次觀看后對圖片的情緒反應更溫和。沃克爾說：“在最初經(jīng)歷這個事件和后來回想起這個事件之間，大腦耍了一個精妙的小把戲，將情緒與記憶分離，使得記憶不再帶有情緒色彩。這是一個治療過程?！?/p>

醫(yī)學 Medicine

能引導血管生長的創(chuàng)口貼

美國伊利諾斯大學開發(fā)出一種“微管貼”的傷口繃帶，里面含有活細胞，能按既定紋路向受傷組織釋放生長因子。

研究人員在雞胚胎表面測試了微管貼的效果，由于生長因子會刺激并引導傷口表面的血管生長，一周后新的血管網(wǎng)就能按微管貼紋路的樣子生長出來，首次證明了能用生物材料控制血管生長。研究人員指出，這種新式創(chuàng)口貼有著廣泛的應用前景，包括從引導主動脈周圍的血管生長，到增加供血稀少組織中的血管，還有望將那些給腫瘤供養(yǎng)料的血管“正?；?，改進抗癌藥物遞送等。如果能在手術后以一種協(xié)調(diào)的方式促進新血管生長，則有望減少傷疤和傷口恢復的時間。

器官病變可取出治好后再放回

車子的零件壞了，修理一下就能繼續(xù)使用，而人體“零件”出現(xiàn)了病變，是否也能如此？

目前，美國的滕嘉敏博士和他的團隊正在研發(fā)一種新技術，將人體體內(nèi)發(fā)生的病變，尤其是癌變的器官，直接取出來進行體外治療，直到將該器官完全修復好再放回體內(nèi)。不過，研發(fā)這項新技術的前提條件是他們已經(jīng)可以讓器官在體外存活4天。在治療過程中，將會使用其他器官移植替換一段時間。這樣可以減少因為吃藥、化療等對身體其他器官產(chǎn)生的副作用，還可以避免因為移植帶來的排斥反應，同時也可以大大節(jié)省移植器官所產(chǎn)生的費用。預計，這項技術研發(fā)的時間需要1~2年。

基因 Gene

你有少眠基因嗎？

為什么有的人一天只要睡5、6個小時就能神采奕奕，有的人睡10個小時仍然哈欠連天？

德國研究人員發(fā)現(xiàn)的少眠基因或許能解釋個中原因。這種名為ABCC9的基因能決定睡眠時間的長短。ABCC9存在于哺乳動物的心臟、骨骼肌、大腦和胰腺中。在果蠅身上也能找到類似的基因，證明它也是一種古老的基因。慕尼黑大學生物學家蒂爾·倫內(nèi)伯格說：“發(fā)現(xiàn)ABCC9同樣影響果蠅夜間睡眠時長的結(jié)果令我們振奮，這說明在范圍廣闊、基因高度不同的物種中，基因控制睡眠時長的機制可能有共通之處。”通常，成年人每天需要7至9小時的睡眠，僅靠短時間睡眠就能全面恢復精力的，每100人中僅有1至3人。

人類開口說話源于基因突變

德國馬普進化人類學研究所的神經(jīng)生物學家薛韋斯稱，人類開口說話源于基因突變。

十幾年以前，科學家注意到英國的一家人，其祖孫三代都有嚴重的語言障礙。在對他們進一步的研究后發(fā)現(xiàn)，這一家族成員的一個叫FOXP2的基因均不能正常工作。當時研究人員猜測，這個基因可能和語言的產(chǎn)生有關。科學家猜測，F(xiàn)OXP2可以讓人類的肌肉產(chǎn)生更加復雜的運動，這樣就能夠發(fā)出更多的聲音，如果把這些聲音組合起來，就變成了詞匯和語句。另外，對FOXP2的研究中，科學家們還有一個很有趣的發(fā)現(xiàn)：在2.8萬年前已消失的、被稱為“現(xiàn)代歐洲人祖先近親”的古人類尼安德特人，有著和當今人類一模一樣的FOXP2基因，說明他們可能也有說話的能力。

喚醒沉睡的基因

喚醒沉睡的基因，可以治療由基因缺陷引起的“天使綜合征”，大多數(shù)患者體內(nèi)都存在一個能幫助治療此病的基因。

“天使綜合征”患者臉上始終帶著笑容，但動作機械，智力低下。它與一個名為UBE3A的基因密切相關，如果這個基因有缺陷，就會導致大腦發(fā)育不正常。美國北卡羅來納大學的研究人員報告說，實際上“天使綜合征”患者中出問題的只是一個基因，許多患者體內(nèi)都還有另一個沉睡的正常的等位基因，這是因為每個人會從父母那里各繼承一個UBE3A基因。因此，喚醒這個沉睡的基因就能夠治療此病。研究人員在篩選大量藥物的時候發(fā)現(xiàn)，一種被稱作“拓撲異構(gòu)酶抑制劑”的藥物可以喚醒沉睡的那個UBE3A基因。

責任編輯/津沙