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下潜深海的自供电软体机器人

2021-12-13

科学中国人·上半月 2021年9期
关键词:抗体纳米杂志

Nature封面:封面艺术再现了这个机器人和它的灵感来源——深海狮子鱼湖。Nature杂志第7848期封面文章报道了一个能在水下近11000米作业的软体机器人。由于极端条件的限制,深海一直是地球上仍有大量空间等待探索的区域。研究人员以深海狮子鱼(Pseudoliparis swirei)为设计灵感,该机器人的各个电子元器件分布在全身,并整体封装在一种柔性有机硅材料中,帮助其承受深海的极端压力。在测试中,研究团队成功让机器人在中国南海海面下3224米和马里亚纳海沟10900米的深度工作。

气候驱动的候鸟迁徙路线变化以及基于记忆的长距离迁徙研究

Nature封面:一个佩戴GPS定位追踪器的游隼。Nature杂志第7849期封面文章报道了游隼从北极繁殖地到欧亚大陆不同越冬地的迁徙路线。研究人员将56只游隼的卫星追踪数据与35只游隼的基因组分析数据相结合,并利用古气候数据重建了游隼过去的繁殖地和越冬地分布。研究发现,游隼的迁徙模式从末次盛冰期(22000年前)结束以来,主要受到环境变化的影响。该研究还确定了一种对游隼有益的遗传因素,迁徙距离更长的游隼携带ADCY8优势等位基因,该基因可能与长期记忆的形成有关,帮助游隼保留了部分迁徙路线。

一个自主辩论系统

Nature封面:一个AI系统。Nature杂志第7850期封面文章报道了一种人工智能系统——Project Debater(辩手项目),它能与人类进行竞技辩论。争论和辩论是人类智能的基本能力。该AI系统能通过扫描浏览一个存有4亿篇新闻报道的档案库,自己组织开场白和反驳论点。研究人员用一系列辩题测试了该系统,并将其与人类专业辩手和各种基线系统的表现进行了比较。虽然人类专业辩手仍然更胜一筹,但Project Debater的辩论在虚拟的人类观众这里拿到了高分。研究团队认为该结果证明了人工智能具有参与复杂人类活动的潜力。

实验室培养的人囊胚样结构

Nature封面:囊胚是胚胎发育最初几天内形成的细胞团。Nature杂志第7851期封面文章报道了实验室培養的人囊胚细胞模型。两个团队各自分别诱导人多能干细胞、重编程的成人成纤维细胞,在培养皿中自组织成类似囊胚的三维结构。吴军团队的结构名为“胚状体”(blastoids),Polo团队的结构名为“诱导胚状体”(iBlastoids),这两个结构代表了早期人类胚胎的一个融合模型。尽管如此,两个团队都指出他们研究的结构并不等同于人类囊胚,但相信他们的胚状体和诱导胚状体能够用于开展不孕症和妊娠丢失的相关研究。

硼烯加氢合成硼烷多晶型物

Science封面:以平面形式存在的硼烯通过可逆氢化反应可以制备另外一种形式的硼烯,它像是一种带有氢原子的褶皱片。Science杂志第6534期封面文章报道了在超高真空中用原子氢氢化硼烯来合成硼烷多晶型物。二维结构的硼烯或硼烷多晶型物凭借其各向异性的金属性、电子效应和多样的超晶格结构而备受关注。然而其在空气中会迅速氧化,只能在超高真空条件下进行实验与表征,严重阻碍了实际应用。研究发现氢化提供了化学钝化作用,而且可以通过简单的加热除氢处理,将氢化的硼烯恢复其本征状态。

白垩纪晚期海洋中类似蝠鲼的浮游鲨鱼

Science封面:9300万年前在墨西哥湾以浮游生物为食的三头鹰鲨艺术再现图。Science杂志第6535期封面文章报道了一个来自白垩纪晚期的鲨鱼新物种。现代鲨鱼占据了世界各地的海洋生态系统,但几乎没有形态多样性,主要是流线型的捕食者。长鳍蝠鲼表现出许多与现代蝠鲼相似的特征,特别是细长的鳍和似乎适应滤食的嘴,这表明它是浮游生物。它可能还有更多我们未知的同类伙伴,在北美洲和北非的浅海中自由翱翔。浮游生物“翱翔者”在这一群体中出现的时间至少比之前认识到的早了3000万年。

神秘的老鹰杀手被发现

Science封面:一只秃鹰抓着一条鲱鱼飞过阿肯色州的白河。Science杂志第6536期封面文章报道了一种由蓝藻产生的新型神经毒素,它不仅会伤害鸟类,还会伤害鱼类和无脊椎动物。这种毒素的一个不同寻常的特征是溴的存在,它在湖泊中很少见。蓝藻可能从除草剂、阻燃剂或其他污染物中获得溴。这一发现突显出在沉积物和植物上生长的有毒蓝藻的威胁,在这些地方,常规的水质监测可能会漏掉它们。这一发现也使研究人员有能力调查湖泊、野生动物和其他蓝藻细菌的毒素,这些毒素可能会积聚在组织中,并在食物网中移动。

将抗体分子“放入”纳米笼子

Science封面:计算设计的蛋白质(绿色)指导几乎所有抗体或Fc融合蛋白(黄色)组装成高度有序的纳米结构,其对称性从二面体到二十面体不等(黑色结构示意图)。Science杂志第6537期封面文章报道了设计的蛋白质将抗体组装成模块化纳米笼。该纳米笼由两个部分组成:一个是结合抗体的同源寡聚蛋白,另一个是抗体分子本身。研究发现,通过计算设计的蛋白质可以在多种结构中驱动抗体纳米笼的组装,从而可以控制抗体对称性和多价性。该抗体纳米笼结构对SARS-CoV-2刺突蛋白具有更强的结合能力。

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