《奇迹号·科学本周》20160503

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生物学

快乐基因定位

研究人员在进行了对298,000位调查对象的国际性调查研究后首次分离出使人类感受到的快乐有所差异的基因组的几个部分。

此次发现有三个基因变体与感受快乐的差异性有关。其中两个相关于抑郁症状中的差异,而基因组的十一个部位相关于情绪稳定性的各种程度。这种关于快乐的基因变体主要表现在中枢神经系统,肾上腺素和胰腺系统。这项研究结果发表在《自然遗传学》杂志。

这项研究既是个里程碑也是个新的开始:称之为里程碑是因为,它确定了快乐感取决于遗传方面的因素。说它是新开始则因为:既然三个基因变体只是造成人与人之间差异的一小部分。那么估计还有很多变体在起作用。“为这些变体定位也能让我们更好地研究先天和后天之间的相互影响,因为在一定程度上环境肯定会使得人们体验快乐的方式不尽相同。”

http://t.cn/RqO1Noy

生物学

尽管鸦类的大脑很小,但却可能和黑猩猩一样聪明

一项新研究显示尽管乌鸦的大脑比较小,但它们像黑猩猩一样聪明。这表明虽然大脑体积小,但是神经元的密度和鸟类的大脑结构在它们的智力方面起到了非常重要的作用。

智力很难测试,但是抑制控制,以及控制动物的冲动和选择更理性行为的能力是聪明的一方面。美国杜克大学的研究人员在2014年进行了大范围的研究。他们对36不同的动物物种,主要是灵长类和类人猿的抑制控制进行比较。该团队使用设定的圆筒试验。食物被放置在一个两侧开口的透明管中。动物所面临的挑战是使用侧面的开口,而不是试图直接在管壁处开口,以获取食物。为了成功获得食物,动物必须显示出一定的自我约束力,并选择更有效的策略才可以获得食物。

大量研究得出的结论是类人猿做的最好的,当涉及到的智力,似乎脑容量是绝对关键。然而,他们并没有进行对鸦科类进行圆筒测试。

此次研究人员首先训练鸟类,从一个两端开口的不透明管子中获得食物。然后,他们反复用透明管做试验。当动物看到食物,它们的自然冲动会让他们直接试图从透明管的管壁处获取管子中的食物,明显这是徒劳无功的。然而,试验中所有的乌鸦选择了从管子的两端进入管道。寒鸦与乌鸦的表现已经非常接近100%智力,堪比的倭黑猩猩和大猩猩的表现。

http://t.cn/Rqj4pAc

生物学

你的独特脑纹将是数据安全的未来

每个人都想变得独一无二,事实证明你确实是独一无二的:你的大脑应对刺激会有不同的反应,因此科学家们能够利用一种“脑纹”以百分百的准确率鉴别出你和其他人的不同。新研究是宾汉姆顿大学大脑生物系的成果。

http://t.cn/RqHKxgi

生物学

科学家用DNA制造出纳米级温度计

蒙特利尔大学的研究者利用DNA发明了一种温度计。这种人工编码的DNA,大小只有头发的1/20000。这种温度计可以测量微观环境的温度,这将极大地加深了人们对自然和纳米技术的了解。

Alexis Vallée-Bélisle教授说:“近年来生化学家发现,蛋白质和RNA等生物分子在生物体内也会随着温度的变化而发生状态的改变。我们的团队受此启发,制造了各种编码的DNA温度计,这些DNA可以在特定的温度下解链,这样就实现了温度的测量。”

http://t.cn/RqHKJsz

医药学

新数学模型挑战大剂量抗生素治疗

抗生素的耐药问题是现代医学的一个最具挑战性的问题。一项新研究,从宿主的免疫系统出发,提供了一个新的数学模型评估最佳治疗协议清除感染。这个新的框架概念可能用于将来的个性化治疗。

http://t.cn/Rq0kLow

生物学

大脑词汇地图

报讯一项研究描绘出了叙事性的语言含义在人类大脑中如何分布的详细地图。这项研究或有助于深入了解语言的神经生物学基础。相关成果近日发表于《自然》。

此前,已有科研人员提出,语义信息(关于语言含义的信息)是在一组大脑区域中呈现的,这一区域统称为语义系统。然而,研究人员一直不清楚该系统的详细信息及规模。

美国加州大学伯克利分校的jackgallant和同事分析了由包含不同语义范畴(几组非常相似的概念,如“食物”“工具”“有生命的物体”等)的口语叙事故事激发的大脑反应。研究人员请7名参试者聆听了两个多小时的广播节目故事,通过对此过程中的功能性核磁共振数据进行建模,绘制了人类大脑中呈现语义信息功能的地图。然后,研究人员通过计算分析了每个地图的共有特点,以此绘制出语义地图集。

研究发现,语义系统广泛分布于左右两个半脑超过100个不同区域的皮质上,且相关分布模式十分复杂,但分布规律在不同个体上均存在一致性。甚至,特定语义范畴似乎也会表现在语义系统中的特定区域。不过,研究人员表示,被试者的共有生活经验,如他们都在西方工业社会中长大、接受教育等,也可能对这种一致性产生影响。

http://t.cn/RqHKi8I

http://t.cn/RqHKajN

物理学

物理学家发现水分子的新物态

下属美国能源部(DOE)的橡树岭国家实验室(ORNL)发现了固液气三态之外水的另一种物态。水分子处在让经典物理失效的极度压缩的环境下,体现出了量子效应。

水向来被人们当成一种“万能溶剂”:V型水分子两头的氢原子带正电荷,中央的氧原子带负电荷,使得水分子很容易与其它原子或分子建立化学键。但在这种尚未被命名的新物态中,水分子电荷的平衡已经被打乱,失去了建立这类化学键的能力。所以说,水的这种新物态证明了水并不是一种宇宙通用“万能溶剂”。

http://t.cn/RqlxmoU

http://t.cn/RqpAIyC

物理学

欧洲疾患建造激光等离子加速器

五个欧洲国家的加速器物理学家正在进行世界上第一台服务于科研和工业的高能激光等离子加速设备的研发计划。如果制造成功,这台仪器将传送能量高达5十亿电子伏特的高质量电子束。

早期欧洲激光等离子体加速器的重要应用之一是创建一个小型的自由电子激光器(FEL)。自由电子激光器利用高能电子产生相干X射线,它可以广泛地应用于物理,化学,生物和材料科学。在汉堡DESY(DESY是DESY,Deutsches Elektronen Synchrotron的简称,1959年12月18 日,德国当时的能源部部长Siegfried Balke和汉堡市市长Max Brauer在市政厅就建立德国电子同步加速器)签定了协定,为在德国建造第一个高能粒子物理加速器奠定了法律基础。)的欧洲XFEL,目前正在建设中,有3.4公里长的电子加速器,并具有更小的激光为基础设施的可能性,将对科学和工业非常有吸引力。韦尔施认为激光驱动的FEL是EuPRAXIA一个“现实的目标”。并说可以创造高品质的X射线束。

激光等离子体加速器的用途在研究领域之外也有很多,包括高清晰度X光摄影,它利用电子的脉冲图像的对象的内部结构,如涡轮机叶片,而不破坏它。

http://t.cn/RqHKoBG

物理学

时空分离的宇宙相对论与量子力学:一个非局域的结合

通过对一个模型的理论分析表明,该研究可以巩固相对论,并且它通过引入一个基于局域原理的微小尺度偏差的方法,可以调和狭义相对论与时空颗粒化思想之间的矛盾,这种方法本身也意味着可以用精确的实验来给与验证。

http://t.cn/RqHK99H

天文学

“银河画卷”巡天计划获研究进展

中国科学院紫金山天文台“银河画卷”计划银道面分子谱线巡天团队在《天文与天体物理杂志》( Astronomy & Astrophysics )发表最新研究成果,对银道面(216.25°≤l≤218.75°,−0.75°≤b≤1.25°)范围内共约3.75平方度的天区进行了 12CO/13CO/C18O ( J =1-0)三条同位素谱线同时观测,并结合红外卫星和毫米波尘埃连续谱档案数据研究了其中分子云的物理性质以及与之成协的恒星形成。

http://t.cn/RqHKCGA

材料学

可塑性琼脂:可替代塑料的环保新材料

作为一个文明社会,我们正在用塑料垃圾覆盖我们生存的星球。这一事实最令人恐惧的证据就是到2050年左右,地球海洋中塑料垃圾的重量将超过其中鱼类的总重量。

设计师们尝试冻结和压缩琼脂使它具有不同的特性,经过一些特殊步骤,琼脂就变成了能制成轻盈的缓冲垫或坚硬的外壳的多用途材料,这些特性使琼脂在包装产业具有广泛的应用前景,同时也成为了缓冲泡沫和填充硬壳等塑料包装制品的完美替代产品。AMAM设计小组对琼脂塑料的介绍。因为琼脂也具有良好的可塑性,所以它不仅可以作为内部缓冲材料,也可以作为外部硬包装材料来使用。我们也研究了使用琼脂作为基材的其他类似塑料的材质。

http://t.cn/RqHKCuP

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