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模拟石鳖鳞片造出新型盔甲

2020-06-28

环境与生活 2020年5期
关键词:蝾螈鳞片氢气

中国台湾《科学人》杂志 2020年5月4日

防护装备可以追溯到中世纪的盔甲,可如何保护手肘和膝盖这类关节一直困扰着研发人员。因为不仅要足够坚韧性来保护身体不受伤害,同时还要有充分的弹性来实现活动自如。

美国一个研究团队对石鳖(一种海洋软体动物)外壳的力学性质做了研究,使用高解析度X光造影技术拍摄3D影像,发现它的每个鳞片都有锁石形基底,从基底往上延伸到平滑表面的弧度会勾住旁边的鳞片来形成鳞甲。当外力施加在某一鳞片上时,它便会推挤旁边的鳞片来分散压力。有这样的过程,石鳖就无需牺牲鳞片的坚固性来保护身体,还能灵活移动。

该研究团队根据石鳖的鳞片结构,利用3D打印制造出具有类似功能的鳞状盔甲,其中就包括能保护穿戴者不受碎玻璃刺伤的护膝。

英国《自然·天文学》杂志 2020年5月4日

微生物可在纯氢气中繁衍

通常情况下,大肠杆菌等微生物生活在动物肠道等厌氧环境中。科学家对它们在纯氮环境下的生活情况也做过研究,但不认为它们能适应纯氢气环境。

然而,美国麻省理工学院(MIT)的一项最新研究显示,虽然地球大气含有的氢气比例不高,但许多微生物可以在100%的氢气环境中存活并生长。麻省理工学院行星科学教授萨拉·西格尔(Sara Seager)和同事将培养的大肠杆菌和酵母暴露在纯氢气环境中,发现它们都能正常繁殖,只是繁殖速度比在空气中分别慢了约一半和三分之一。

天文学家发现,太阳系外行星的大气层以氢气为主,这些行星更容易被望远镜发现,大肠杆菌之类的微生物是否能在这些富氢行星上存活?如果微生物真的在这些行星上存活过,它们便会产生各种气体并留下生物记号。当这种生物记号积累到可观的程度时,就会在行星大气层中留下特定的光谱信息。因此,西格尔等人一直致力于寻找太阳系外富氢行星上的新生命。

美国《史密森尼》杂志 2020年4月23日

蝾螈借助细菌成为用毒“高手”

生活在哥伦比亚的金色毒箭蛙是世界上最毒的动物之一,这种体长不到一英寸(约2.5厘米)的蛙“放毒”足以杀死10个成年人。在北美洲西北部还有种蝾螈(又称火蜥蜴),皮肤凹凸不平,腹部呈橘红色,它的毒素能杀死20个成年人。

毒箭蛙、蝾螈的皮肤被一种叫河豚毒素(TTX,一种麻痹神经的非蛋白毒素)的化合物覆盖,大多数河豚身上也有这种毒素,它能导致被攻击对象神经系统瘫痪。此前研究表明,河豚通过饮食、皮肤和体内器官中的细菌株来生成河豚毒素。但蝾螈不会吃有毒的东西,为了研究蝾螈是否会从细菌那里获得毒素,美国哈佛大学分子生物学家帕特里克·巴利(Patric Vaelli)和同事用棉球擦拭了粗糙的蝾螈皮肤,并在实验室里培养成了皮肤上的细菌。

研究人员对这种细菌进行毒素筛选时发现有四组携带毒素的细菌,其中之一便是假单胞菌属,河豚、蓝环章鱼和部分海螺都是借助这种菌属产生河豚毒素。因此,蝾螈可能也是利用它才成为用毒“高手”的。

美国《科学》杂志 2020年4月24日

“遗传”突变可能缩短寿命

一个人的基因不会设定一个特定的自然生命周期,DNA变异和遗传都起着一定作用。阳光照射、化学物质暴露和其他随机突变伤害等环境因素会引起DNA变异,但由于每个细胞受到环境影响而突变的情况不同,大多数环境因素还不足以对人的寿命产生很大影响。

然而,罕见的“遗传”突变可能会缩短一个人的寿命。美国哈佛大学遗传学家瓦迪姆·格拉迪雪夫(Vadim Gladyshev)的研究小组发现,人体细胞从人出生开始就遗传了少量的超细微突变,并从4万多种基因型中找了DNA的微小变化与健康状况之间的相关性。

平均而言,每个人出生时从父母那里遗传了6种可能缩短寿命和“健康寿命”(指人们在患上严重疾病前的生存时间)的突变DNA,每一个突变都会使寿命缩短6个月,使健康寿命缩短两个月。遗传的突变DNA越多,就越有可能在年轻时就患病甚至死亡。

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