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阳光和空气可以生产燃料? | 一周科技

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撰文 | 蛋炒饭   茴香   油麦菜

责编 | 攸淇

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打工仔变身女王,仅需改变一种分子

图片来源:By L. Shyamal - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64046654有这样一种奇特的蚂蚁——跳镰猛蚁Harpegnathos saltator),他们的群体比较小,当蚁后年迈或死亡时,工蚁们就会为争夺皇后而展开角逐,最后的胜利者会接替蚁后,工作就会从觅食转变为繁殖。这样的蚂蚁被称为 “繁殖蚁”(gamergates)。先前的研究表明,由工蚁转变的繁殖蚁不仅大脑发生了变化,而且寿命也是普通工蚁的5倍。

为了解开繁殖蚁的奥秘,宾夕法尼亚大学的科学家们做了一系列实验,最终将关注点集中在两种激素上:保幼激素III(JH3)和20-羟基脱皮激素(20-E)。这两种激素都可以激活Kr-h1蛋白质因子,Kr-h1又可以结合并抑制大脑中的某些基因,从而对蚂蚁的神经元造成影响。而在蚂蚁中抑制该基因的表达,则会扰乱蚂蚁的社交行为,使其不知道自己 “身处何职”,并表现出混乱的社交行为。


► 文章链接:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)01180-6?utm_source=EA

 

2

全新CT技术,足以“看见”细胞

电子计算机断层扫描(CT)技术的发明,造福了世界上数以亿计的患者。通过CT获得的图像,医生可以对人体内部的微小病变做出诊断。近日,来自伦敦大学学院的科学家们开发了一项全新的CT技术:分层相位对比断层成像(HiP-CT)。这项技术使用的X射线,由欧洲同步加速器(粒子加速器)提供,该同步加速器最近升级了极亮源(ESRF-EBS),比前一代技术在光源上亮100倍。在这一强大设备的辅助下,研究人员可以在完整的人肺中(来自遗体捐赠者,浸泡于福尔马林)看到直径5微米的血管。相比之下,临床CT扫描只能看到直径约1毫米的血管。

研究者希望利用这项技术构建新的人类器官图谱,未来在降低X射线辐射量的同时提高灵敏度和速度,并利用机器学习和人工智能校准临床CT扫描,实现更快、更准确的诊断。


► 图片及文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41592-021-01317-x

 

3

须鲸食量是之前预估的三倍

图片来源:pixabay须鲸(包括座头鲸和蓝鲸这类物种)是在地球上生活过的体型最大的动物,相应的它们食量非常大,排泄的未消化的食物残渣会影响生态系统养分的消耗和循环,使海洋更加肥沃。《自然》最新发表的一项生态学研究论文指出,须鲸这种世界上最大动物的胃口超出人们的想象——是此前估计的三倍。这项研究通过比较20世纪开始捕鲸前后的鲸捕食数量,有助于进一步了解鲸种群的减少给海洋生态系统带来哪些显著变化。

研究人员测度了大西洋、太平洋、南大洋的7个种群共321头须鲸的摄食率。他们先用标记鲸的位置,结合猎物密度声学测量、物种特异性的摄食率估算等科学手段,计算出这些鲸的日常捕食行为和进食量。研究发现这些海洋哺乳动物一天的捕食量占它们巨大体重的近三分之一。以北太平洋的蓝鲸为例,它们在觅食季节的一个觅食日大约要吃掉16吨磷虾。这些饕餮盛宴意味着鲸鱼也会产生更多的粪便,这是海洋食物链底部的一种重要肥料。论文作者还指出,20世纪前规模更大的鲸种群可能通过加强营养循环的方式提高了海洋生产力。最新的研究也显示,在开始捕鲸前,南大洋的须鲸每年能循环1.2万吨铁,而如今只能循环1200吨铁。所以如果恢复须鲸种群,失去的生态系统功能就有望得到恢复,海洋生产力也能得到提高。


► 文章链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03991-5

 

4

防止害虫侵袭,蕨类植物懂得召唤“保镖”

图片来源:pixabay蕨类植物和昆虫是非常古老的两类生物,在地球上共同存活超过了4亿年的漫长历史,在这漫长的进化过程中,二者之间 “斗智斗勇”,建立了各种各样复杂的相互关系。蕨类植物逐渐进化出各种抵御植食性昆虫的自卫机制,例如厚厚的表皮、表皮刺状突起、有毒的汁液等。最近发表于国际昆虫学期刊(Insects)上的一篇研究指出,蕨类植物还能吸引害虫的天敌来给自己当保镖。

姬蕨是一种在中国南方常见的蕨类植物,在姬蕨周围通常会出现一种肉食性的昆虫——齿缘刺猎蝽,可以捕食危害姬蕨的鳞翅目夜蛾科幼虫。由此研究人员推测齿缘刺猎蝽与姬蕨之间可能存在某种特殊的联系。研究人员进行了野外观察、植物挥发物成分分析、电生理实验以及行为学实验,结果表明姬蕨不仅能在野外吸引齿缘刺猎蝽,而且受到害虫攻击时,姬蕨会释放多种诱导性挥发性化合物,这些化合物能影响齿缘刺猎蝽的触角电位信号,对齿缘刺猎蝽具有明显的吸引作用。


► 文章链接:

https://doi.org/10.3390/insects12110978

 

5

废旧锂电池,还能回收再利用吗?

图片来源:pixabay随着电动汽车的推广,报废的电动汽车锂离子电池回收和二次利用备受关注。近期,康奈尔大学工作者从化学、使用方式、循环利用几个角度探讨了锂离子电池的能量和环境可持续性发展。研究发现,能量密度更高的锂离子电池能够更好的进行循环和再利用。相比较湿法回收方法,阴极的直接回收是减少环境影响最有效的方式。并且通过降低电池的Al含量,或者发展Si基材料作为锂离子电池阳极,能够提高锂离子电池循环利用的可持续性。与锂离子电池的直接回收循环相比,二次利用的锂离子电池产生的碳足迹、能源的利用率分别降低了8-17%和2-6%。► 文章链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi7633

 

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阳光和空气可以生产燃料?

图片来源:pixabay航空和航运目前约占人为二氧化碳排放总量的8%。如何实现航天航运的碳中和,仍面临巨大挑战。“Drop-in” 燃料是一种很有前景的合成版本的液态烃替代燃料,能在太阳能的作用下以水和二氧化碳为原料制得。瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家研究开发了一种用阳光和空气生产燃料的实验系统。该系统是一种安装在实验室屋顶的太阳燃料系统,由空气捕获装置、太阳能氧化还原装置、气转液装置三个关键单元组成。该实验系统能在一天7小时的工作时间里,稳定运转,并产生了32毫升的甲醇,验证了该生产系统的技术可行性。尽管生产流程仍需进行大量优化和改进,成本较高,但这项研究或为生产碳中和的碳氢燃料提供了技术参考。

► 文章链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-021-04174-y.

制版编辑 | 卢卡斯

 



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