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澳洲陷入40年来最严重鼠灾,明年情况可能更糟

  来源:科研圈 

  澳大利亚的鼠灾已持续数月,并且目前仍然没有缓和的迹象。此前,多年的干旱、毁灭性的山火和持续降雨促进了植物的生长,进而导致鼠灾暴发。药物灭鼠效果并不理想,专家和当地农民希望接下来的冬天足够寒冷,这样才能对老鼠种群造成有效打击。

图片来源:Pixabay图片来源:Pixabay

  来源 Scientific American

  编译 戚译引

  近半年以来,当北半球的人们忙于春耕夏耘,南半球进入了秋收冬藏的季节。在澳大利亚,去年丰沛的雨水带来了丰收,却也导致了四十年来最严重的鼠害。在社交媒体上,可以看到大批老鼠成群结队,在农田、仓库甚至居民家中出没的视频。当地农民用陷阱捕鼠,投放毒药灭鼠,但接近半年过去了,形势并无缓解的迹象。

  在受灾最严重的新南威尔士州,农业组织 NSW Farmers 调查发现,三分之一的农场预估自身损失在 5 万至 15 万澳元(约合人民币 25 万-75 万元)之间。该组织在四月份警告称,如不采取紧急行动,损失可能高达数亿澳元。但从目前看来,药物杀灭的结果也不理想。一些农民已经放弃种植冬季作物,担心新鲜播种的种子也会被老鼠吃光。

  这场超级鼠害是怎样发生的?这为我们带来了哪些警示?

  鼠害背后的极端天气

  你或许还记得,2019 年末到次年年初,澳大利亚山火登上了全世界媒体的头条,那便是这次鼠害的序章。在此之前,澳大利亚连年干旱,然后在 2020 年迎来了雨水丰沛的一年。这样的气候促进了植物生长,粮食丰收,却也带来了鼠害。

  这些小家鼠(Mus musculus)首次出现在澳大利亚是在 1788 年,英国殖民者把它们带到了这里。如今,澳洲大陆每隔几年就会出现鼠害暴发,随后老鼠大量死亡。种群爆发然后快速衰退,这种周期性变化模式在生态学中被称为“繁荣与萧条”(boom and bust)。但许多澳大利亚农民表示,今年的鼠害是他们见过的最严重的一次。

  英国格林威治大学(University of Greenwich)自然资源研究所(Natural Resources Institute)的生态学家史蒂文·贝尔曼(Steven Belmain)研究啮齿类动物在生态系统中作为农业害虫和疾病传播者的角色,他接受《科学美国人》Scientific American)采访时指出,澳大利亚的鼠害长期看来并无规律,但是在短期内可根据降雨模式预测。而当这个雨季开始时,雨量和降雨范围特别大,很多科学家就意识到澳大利亚即将遭受鼠灾。

  药物灭杀效果不佳

  在鼠害目前,陷阱捕捉的传统方式只能算杯水车薪。一些农民在收割后焚烧农田,希望能毁掉田里残留的谷物,减少老鼠的食物来源。而目前当地最常用的是一种添加磷化锌的毒饵。磷化锌被老鼠服用后,会在消化系统中产生剧毒的磷化氢气体,导致老鼠死亡。这种物质的优点是较容易自然分解,不会在环境中累积,从而减少了其他动物长期接触造成中毒的危险。

  但新南威尔士州还在考虑一种替代品——溴敌隆(bromadiolone),这是一种抗凝血毒物,能够导致动物内出血而死。目前澳大利亚农药和兽药管理局尚未批准使用这种剧毒化学品来解决鼠害,但当地政府一直在积极申请使用许可,并宣布已经购置了 10000 升溴敌隆,准备投入使用。

  多位专业人士强烈反对使用溴敌隆,因为它非常容易造成二次中毒,导致捕食中毒老鼠的动物死亡,而且更容易在环境中累积。大范围投放溴敌隆将对猫头鹰等以老鼠为食的野生动物面临威胁,而这些动物的死亡又将让老鼠种群数量变得更加难以控制,进而让整个生态系统更脆弱。

  当地鸟类保护组织 BirdLife Australia 表示,目前的灭鼠行动已经导致了大批粉红凤头鹦鹉(Eolophus roseicapilla)死亡。当地生活着许多鹦鹉,它们大多以种子为食,所以用于灭鼠的磷化锌毒饵也很容易误伤它们。而鼠害泛滥的地区同时也和靓鹦鹉(Polytelis swainsonii)分布的地区完全重合,这是澳大利亚特有的鸟类,种群数量估计只有 5000 到 10000 只。即使不考虑被毒饵误伤,在接下来的春天,当它们进入繁殖季节,还将面临和大批老鼠争夺食物资源的局面。

  冬季气温将成决定因素

  现在的鼠害如此严重,也和前几年的管理松懈有关。贝尔曼说,在过去十年左右的时间里,澳大利亚发生了非常严重的干旱,老鼠几乎绝迹,“这确实对研发产生了连锁反应”:研究鼠害控制的专家不再受到重视,该研究领域经费紧张。

  长远来说,该如何更好地避免这样的灾害?“如果澳大利亚停止在整个小麦带种植小麦,就不会再有鼠灾暴发,”贝尔曼说,“但如果你想说服澳大利亚政府这样做,每个人都会嘲笑你。种植食物要重要得多。我们很容易想到从老鼠那里拿走食物的方法,但我们自己也需要食物。不幸的是,这个系统将会困住我们,所以我们可能只能学着更好地管理它。”

  贝尔曼认为,如果可以让作物种植时间同步,产生明显的休耕期,就能有效扰乱老鼠种群爆发,但是这种方案实践起来非常困难。例如,如果整个产区所有的小麦同时成熟,农民很可能没有足够的拖拉机来进行收割。

  鼠害的未来发展将取决于接下来几个月的天气。一些专家希望,冬季气温降低将给老鼠种群造成致命打击,从而终结鼠害。如今老鼠种群已经经过了爆发式增长,极高的种群密度将导致疾病更容易传播;如果再遇上天气寒冷、食物短缺,老鼠就可能大量死亡,从而导致参与下一轮繁殖的老鼠变少。

  但贝尔曼持谨慎态度:“今年澳大利亚的夏天相当温暖潮湿,这意味着植被会持续生长,直到进入冬天。很多老鼠可能会活到明年,这意味着明年会有一个更大的初始种群。所以明年的鼠灾还可能更糟,取决于接下来几个月会发生什么。老鼠也可能会消失,这在很大程度上取决于降雨。现在还无法判断会是哪种情况。”


新闻来源:新浪

三年之内,英国计划彻底淘汰煤电

  撰文丨Sara Schonhardt

  翻译丨金邓格

  编辑丨杨心舟

  英国能源和气候变化部长Anne-Marie Trevelyan在6月30日发表的一份声明中表示:“煤炭在200年前为工业革命提供了动力,但现在是时候采取进一步行动了,我们应该从能源系统中彻底消除这种不够清洁的燃料。”

  目前,英国决定将于2024年10月前停止使用燃煤发电,这比原计划提前了一年。英国还将于今年11月主办全球变暖峰会,以此推动其他国家朝着更高的气候目标迈进。

  英国距离完成淘汰燃煤发电的目标已经很接近。英国商业、能源和工业战略部的数据显示,煤炭发电仅占去年英国电力来源的1.8%,而约有43%来自风能和太阳能等可再生能源。

  英国政府计划“尽快”引入关于逐步淘汰煤炭的法案。这一法案只适用于发电用煤,而不适用于钢铁等其它行业。

  20世纪50年代,由于燃煤对空气的污染,伦敦被笼罩在厚厚的雾霾之下。而就在十年前,煤炭还占英国发电总量的40%左右。

  随着采矿和发电成本的上升,以及越来越多的国家承诺采取更严格的目标来减少温室气体排放,煤炭需求在全球范围内遭遇了下滑。国际能源署(International Energy Agency)表示,煤炭是温室气体排放量增长的主要原因。

  气候分析公司(Climate Analytics)的研究显示,为了实现巴黎气候协议的目标,最晚至2040年,煤炭必须在全球范围内被逐步淘汰。

  英国于2019年通过立法,设定了在2050年前实现净零碳排放的目标。英国也一直在推动其他国家在11月在苏格兰举行的联合国气候峰会之前承诺逐步淘汰煤炭。联合国气候峰会主席Alok Sharma 在6月30日表示:“如果我们能让全世界都参与进来,这一步的影响将会大得多。”

  ClearView Energy Partners 公司的总经理Kevin Book指出,考虑到曾经依赖煤炭的历史,英国如今逐步淘汰煤炭确实有很多象征意义。同时他表示, “但这一过程也可以有着不同的理解:它或许描绘了在能源转型之路上的先进图景,同时当人们回头看在这条道路上刚开始摸索时的英国,也能获得启发。”


新闻来源:新浪

NEJM 重磅!mRNA 新冠疫苗真实世界研究结果发布

  来源:丁香园

  北京时间 7 月 1 日凌晨,NEJM 发表了一项重要研究,分析了两个 mRNA 疫苗在真实世界研究中的效果。

  这项研究最大的价值在于:通过主动监测,评估疫苗对预防病毒感染的有效率,这是 III 期临床试验没有的,也是迄今为止绝大多数真实世界研究也做不到的。

  它探讨了一个备受关注的话题:新冠疫苗能不能预防病毒感染(包括有症状和无症状)?

  被动监测→主动监测

  研究对象是美国六个州的医务人员(包括医生、护士、急救人员及其他重要的一线工作人员),接种的疫苗是两种 mRNA 疫苗(BNT162b2 和 mRNA-1273),最终目标主要有这么几个:

  • 部分接种和完全接种疫苗后预防新冠病毒感染的有效率(保护效果) 

  • 与未接种疫苗感染者相比,接种疫苗后感染者的病毒载量

  • 与未接种疫苗感染者相比,接种疫苗后感染者的疾病严重程度和症状持续时间

  这项真实世界研究和 III 期临床试验很显著的一个区别在于,从 III 期临床的被动监测变成了主动监测。

  III 期试验通常不会对志愿者做定期的核酸检测,而是在志愿者出现疑似症状后再进行核酸检测,再对其中核酸检测阳性的人群做进一步筛选,最后根据疫苗组跟安慰剂组的有症状感染人数,计算出疫苗有效率。

  因此新冠疫苗在 III 期临床试验的保护效力(有效率,efficacy),通常指的都是预防有症状感染的有效率。

  然而如果你看了上面这个描述,你可能就会发现一个问题:有些参与者在临床试验期间感染了新冠病毒,但他不一定出现症状,他就不会去医院做核酸检测,最终他就被当做没有感染过的人了。

  所以新冠病毒对人体的影响,简单来说从轻到重应该是:感染病毒→出现症状→出现重症→死亡。

  感染病毒不一定会出现症状,出现症状不一定会重症,重症不一定会死亡。

  我们过去的 III 期临床试验判断的是预防有症状感染的有效率,但我们很想知道的一点是,疫苗对预防病毒感染的有效率,又会是多少呢?

  为了探寻这个问题的答案,在 NEJM 发表的这项真实世界研究中,采取了主动监测的方式。所有参与研究的参与者无论是否有症状,都要每周提供一份鼻咽拭子样本进行核酸检测。通过这种办法,研究人员就可以主动监控到底哪些人感染了新冠病毒。

  研究结果

  这项真实世界研究,从去年 12 月 14 日至今年 4 月 10 日入组了 3964 位参与者,其中 796人(20%)未接种疫苗,3179 人(80%)接种过至少一剂 mRNA 疫苗。

  男女比例、年龄分布、职业以及基础病情况见附图。

  我们直接说结果吧。

  在整个研究的 17 周内,未接种疫苗的人中有 156 人感染新冠病毒,部分接种的人中有 11 人感染新冠病毒,完全接种的人中有 5 人感染新冠病毒。(注:在该临床研究中,部分接种指的是打完第一针 14 天后并且在打完第二针 14 天内,完全接种指的是打完第二针 14 天及以后)

  根据这些数据可以得出:

  • mRNA 疫苗部分接种后,预防新冠病毒感染的有效率为 81% 

  • mRNA 疫苗完全接种后,预防新冠病毒感染的有效率为 91%

  做个对比,在 III 期临床试验结果当中,BNT162b2 预防有症状感染的有效率为 95%,mRNA-1273 为 94.5%,但 Ⅲ 期临床研究纳入的是 ≥18 岁人群而非感染风险更高的医务人员。

  在另外两个研究目标中,疫苗接不接种同样体现出了显著差异。

  病毒载量方面:

  • 未接种疫苗的病毒感染者中,病毒载量为 3.8 log10 拷贝/ml,至少接种过一剂疫苗的病毒感染者为 2.3 log10 拷贝/ml。经过模型调整,后者的病毒载量比前者低了 40%。

  • 检测出病毒时间大于 1 周的感染者中,未接种疫苗的感染者比例为 72%,至少接种过一剂疫苗的感染者比例只有 25%。

  病程方面:

  • 未接种疫苗的病毒感染者中有 63% 出现发热症状,而接种过至少一剂疫苗的感染者中仅 25% 出现发热。

  • 未接种疫苗的病毒感染者症状持续平均时间为 16.7 天,而接种过至少一剂疫苗的感染者这个数字为 10.3 天。

  研究意义

  因此,这个真实世界研究表明,mRNA 疫苗接种,不仅有效保护接种者免遭病毒感染,即便出现突破性感染,其传播病毒风险也会大幅降低,症状的严重程度以及持续时间同样明显优于那些没接种疫苗的人。(关于突破性感染,可以回顾丁香园往期文章:‘突破性感染’来袭:5800 人接种新冠疫苗后仍确诊,74 人死亡)

  也就是说 mRNA 疫苗不仅保护接种者,也有效降低了病毒在人群之间的传播。

  当然和其他研究一样,该研究同样也存在一定缺陷,比如随访时间相对较短(17 周);疫苗效力判断可能受到病毒载量和检测灵敏度影响;未能对所有感染者的病毒进行基因测序;突破性感染较少,无法深入分析。

  但是,这个研究仍然很好的回应了一些质疑,那就是新冠疫苗只能降低重症率和死亡率,无法控制病毒传播。

  实际上,上面种种数据就表明一点,就是这两种 mRNA 疫苗不仅可以避免感染新冠病毒之后出现症状,也能大幅降低被新冠病毒感染的概率。而即便出现突破性感染,他们对于其他人的传染性大大低于那些没打疫苗也被感染的人群。

  这一点,对于身处高危环境的医护人员来说至关重要。

  他们面临的是一个病毒载量更高、同时体弱者更多的环境。疫苗接种降低病毒感染率,降低突破性感染后的病毒载量,不仅仅是保护这些医护人员自己,更重要的是避免他们把病毒传染给那些还没接种疫苗的患者或家属。

  尤其是新冠病毒 Delta 变异株在许多国家开始爆发之际。Delta 株可能导致几乎所有的新冠疫苗有效率都下跌,无非下跌多少的问题,即便是 mRNA 疫苗,仍然出现了一些突破性感染的报道。

  相对于新冠原始毒株,Delta 的传染性增加了 60%,免疫逃逸能力增加了 45%。(关于 Delta 株更多信息,可回顾丁香园往期文章:广深迎战 Delta 突变:已蔓延 92 国家地区,印度再报新变种)

  
  不过根据现有的一些研究,mRNA 疫苗对 Delta 仍然保持比较高的有效率,像 PHE(英格兰公共卫生署)最近更新的调查报告就表明,完整接种两剂 BNT162b2 疫苗,对预防 Delta 的有症状感染有效率为 88%,预防住院的有效率为 95% [2]。

  最后说一下,抗疫工作犹如一道大堤,洪水常常会从最薄弱的地方突破。除了疫苗以外,各种社会防控和个人防护措施同样重要。

  致谢:本文经 北京生物制品研究会会员、知名健康博主 卤煮疫苗 专业审核


新闻来源:新浪

最新实验将较大物体冷却至“量子极限”状态

  新浪科技讯 北京时间7月5日消息,激光干涉引力波天文台(LIGO)物理学家现已将他们的勘测仪器降低至绝对零度,用于探索所谓的“量子极限”,即支配亚原子粒子崩溃的规则临界点。据悉,LIGO天文台是全球最大引力波天文台。

  依据研究人员介绍,这项实验的目标不是研究引力波,而是理解为什么较大物体目标会遵循量子力学规则,一些物理学家认为可能是由于引力的破坏性影响,导致物体目标出现较大范围的散屑,使它们不再遵循量子规则,而是产生宏观层面上的变化。

  在这项最新研究中,LIGO天文台研究人员冷却了4面镜子,每面镜子重量大约40千克,从室温降至零下196.15摄氏度,从而将原子振动降低到量子力学层面的最低水平之上。

  该研究对于能冷却这种大小等级的物体而言是一个巨大飞跃,到目前为止,被完全冷却至最低能级或者基态的最大物体是一个直径150纳米的玻璃珠,重量仅有几克。

  美国麻省理工学院机械工程助理教授、项目主管维维谢克·苏德赫尔说:“没有人观察到重力是如何作用于大质量量子态,我们现已演示了如何在量子态下准备千克等级的物体,这最终为引力如何影响较大量子物体的实验研究打开一扇门,这是迄今为止唯一的梦想。”

  物理理论仍无法描述万有引力是如何作用于亚原子尺度,目前物理学家并不清楚奇点何时处于黑洞中心?以及为什么与其他所有基本自然力量(电磁、弱力和强力)相比,引力强度如此低?然而,引力仅能使用我们关于大型天体的最佳理论进行描述,即爱因斯坦的广义相对论,但由于该理论无法适用于较小尺度范围,广义相对论对宇宙如何运行的分析并不全面。

  为了观察引力对大尺度物体的微弱影响,所有可能的外部噪音——任何可能干扰他们寻找信号的因素,这里主要是分子的随机碰撞,都必须从系统中消除,这意味着要使系统变得极其寒冷。一个物体的温度和该物体原子的振动量是成正比的,因此冷却任何物体至绝对零度意味着消除穿过该物体的所有量子等级振动(即声子或者振动量子)。

  为了消除这些量子振动,LIGO研究小组用极其精确的激光器照射镜子,从而测量镜面振动,然后使用电磁场对镜面运动施加一个作用力,减缓镜面运动,并消除镜面上大部分微小振动。通过这种方法,研究小组能够在任何给定时间内将系统中声子平均数量从10万亿降低至10.8。

  目前,他们已从四镜系统中消除了大部分振动,物理学家希望研究这些镜子的量子态,观察大尺度物体是如何失去它们的量子特性,这个过程被称为“消相干”。

  这并不是第一个在宏观尺度探索量子效应的实验,2021年5月,一支研究小组能够在一对大约10微米长的近宏观尺度的鼓上观察到量子纠缠现象。2021年3月,美国媒体还报道了迄今为止对引力的最小测量,这是进一步探索引力作用于量子尺度的又一次尝试。这项研究报告发表在6月18日《科学》杂志上。(叶倾城)


新闻来源:新浪

霍金的黑洞定理首次在观测上得到证实

两个黑洞碰撞和合并的艺术渲染图两个黑洞碰撞和合并的艺术渲染图

  新浪科技讯 北京时间7月5日消息,有一些规则,即便是宇宙中最极端的物体也必须遵守。有关黑洞的一个中心定律预测,黑洞的事件视界(任何物体都无法逃离的边界)面积永远不会缩小。这就是以物理学家斯蒂芬·霍金命名的霍金面积定理,于1971年由霍金推导得出。

  五十年后,一项最新研究利用引力波得出证据,表明黑洞事件视界的总面积永远不会减少。麻省理工学院和其他地方的物理学家利用对引力波的观测,首次证实了霍金提出的面积定理。他们的研究结果于2021年7月1日发表于《物理评论快报》上。

  在这项研究中,研究人员仔细观察了GW150914,这是激光干涉引力波天文台(LIGO)在2015年探测到的第一个引力波信号。GW150914是两个内旋黑洞的产物,这两个黑洞合并产生一个新的黑洞,并释放大量能量。这些能量以引力波的形式在时空中荡漾。

  如果霍金的面积定理成立,那么新黑洞的事件视界面积应该不会小于其两个母黑洞的事件视界总面积。在新的研究中,物理学家重新分析了两个黑洞碰撞之前和之后,来自GW150914的信号。他们发现,合并之后,事件视界的总面积确实没有减少——他们以95%的置信度发表了这一结果。

计算机模拟展现了两个黑洞的碰撞,这次碰撞释放出GW150914引力波信号。计算机模拟展现了两个黑洞的碰撞,这次碰撞释放出GW150914引力波信号。

  他们的发现标志着对霍金面积定理的首次直接观测证实。在此之前,霍金的面积定理只在数学上得到证实,但未曾在自然界中观测到。该研究团队计划测试未来的引力波信号,以期进一步证实霍金的定理,或证明这是一个新的违反物理定律的标志。

  麻省理工学院卡夫利天体物理学和空间研究所的NASA爱因斯坦博士后研究员、该研究的主要作者马西米利亚诺·伊西说:“可能存在一个不同致密物体组成的‘动物园’,虽然其中有一些黑洞遵循爱因斯坦和霍金的定律,但其他可能是稍有不同的‘野兽’。所以,这不是说做一次这样的检测就大功告成了。这一次检测,只是开端。”

  伊西这篇论文的合著者还包括石溪大学兼Flatiron Institute计算天体物理学中心的威尔·法尔、康奈尔大学的马修·吉斯勒、加州理工学院的马克·谢尔和康奈尔大学与加州理工学院的索尔·塔克尔斯基。

  洞察力的时代

  1971年,斯蒂芬·霍金提出面积定理,催生一系列关于黑洞力学的基本见解。面积定理预测,黑洞事件视界的总面积——以及宇宙中所有的黑洞——永远不会减少。这一说法与热力学第二定律出奇地相似,因为热力学第二定律指出,熵,或物体内部的无序程度也永远不会减少。

  两个定理之间的相似性表明,黑洞或可表现为热的、散发热量的物体——这是一个令人困惑的主张,因为就黑洞的本质而言,人们认为黑洞永远不会让能量逃逸或辐射。霍金最终在1974年解释了这两个观点,提出如果考虑到黑洞的量子效应,黑洞可能在极长的时间尺度上具有熵并释放辐射。这一现象被称为“霍金辐射”,并且依然是关于黑洞的最基础启示之一。

  伊西说:“这一切都始于霍金的认识,即黑洞的总事件视界面积永远不会减少。该面积定理概况了七十年代的一个黄金时代,所有这些见解都来自于这个时期。”

  霍金和其他人已经证明面积定理在数学上是成立的,但是在LIGO首次探测到引力波之前,人们还没有办法通过自然观测来证实这条定理。

  当时,霍金听到LIGO探测到引力波这个消息后,立即联系了LIGO的联合创始人,也就是加州理工学院理论费曼物理学教授基普·索恩。霍金提出了自己的问题:LIGO的探测结果是否可以证实面积定理?

  只是那时候,研究人员尚没有能力从黑洞合并前后的引力波信号中挑选出必要的信心,来确定最终的事件视界面积是不是像霍金的面积定理推测的那样,并没有减少。几年之后,伊西和他的同事们开发了一项技术,才使得检测面积定理成为可能。

  之前和之后

  2019年,伊西和他的同事们开发了一项技术,可以提取GW150914峰值瞬间之后的混响。这一瞬间即两个母黑洞合并形成新黑洞的那一瞬间。研究团队随后使用该技术挑选出特定频率,或其他嘈杂后果的音调,他们可以用挑选出来的频率计算出最终黑洞的质量和自旋。

  一个黑洞的质量和自旋直接与其事件视界的面积相关。索恩回忆起霍金的提问,又向研究团队提出了一个后续问题:他们是否可以使用相同的技术来比较黑洞合并前后的信心,并证实面积定理?

  研究人员接受了挑战,并在峰值处再次分割GW150914信号。他们开发了一个模型去分析峰值之前的信号,对应两个内旋的黑洞,并确认它们在合并之前的各自质量和自旋。根据这些估计,他们计算出两个黑洞的事件视界总面积,大约为235000平方公里,相当于马萨诸塞州面积的9倍。

  然后,他们使用之前的技术来提取新形成黑洞的“结束铃响”或混响,据此计算出新黑洞的质量和自旋,最后计算出事件视界的面积。它们发现,新黑洞的事件视界面积大约为367000平方公里,相当于马萨诸塞州面积的13倍。

  伊西说:“数据显示,合并后的事件视界面积毫无疑问增加了,而且满足面积定理的概率十分之高。这非常令人欣慰,我们的结果于我们预期的范式一致,并且确实证实了我们对这些复杂黑洞合并的理解。”

  该团队计划未来进一步使用来自LIGO和Virgo(位于意大利比萨附近的探测引力波的干涉仪)的数据,检测霍金的面积定理和其他长期存在的黑洞力学理论。

  伊西说:“鼓舞人心的是,我们可以用新的、创造性的方式思考引力波数据,并解答我们之前认为无法解答的问题。我们可以不断梳理出直接与我们认为理解的支柱理论相关的信息。总有一天,这些数据或许可以揭示一些我们不曾预期的东西。”(匀琳)


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三大探测任务或将揭开金星神秘“面纱”

  图片来源:NASA官网

  地球(左)和金星(右)大小相似,但演化结果却截然不同。欧空局的“展望”轨道飞行器将研究金星的大气层、表面和内部是如何相互作用,从独特视角对金星表面进行有针对性的研究,从而回答其中一些关键问题。图片来源:NASA官网

  科技创新世界潮

  “达芬奇+”将发射一个直径一米的探测器,探索从云层上方到可能曾是一个大陆的地表附近的大气层。在最后几公里的自由落体过程中,探测器将首次拍摄壮观的图像,并对金星大气层最深处进行化学测量。

  经过多年等待,一支由宇宙飞船组成的舰队即将先后奔赴金星!

  在热切凝望了火星几十年后,美欧航天机构又回过头来,把目光再次投向金星,近期纷纷公布了金星探测计划。

  三大探测项目相继“出炉”

  6月2日,美国国家航空航天局(NASA)宣布,将在未来十年向金星发射两款探测器——负责绘制金星表面地图的轨道飞行器“真理”(VERITAS)和潜入金星大气层的探测器“达芬奇+”(DAVINCI+)。

  随后,欧洲空间局也透露,将向金星发射自己的探测器——一台名为“展望”(En-Vision)的轨道飞行器。该任务旨在研究金星的大气层、表面和内部是如何相互作用、进而形成目前地狱般的“高压锅”状态的。

  NASA拟发射的探测器将是自1989年“麦哲伦”号轨道飞行器发射以来美国首次对金星执行任务;“展望”则是自2005年“金星快车”探测器升空以来欧洲空间局的首个金星探测器。目前仅仅一款探测器围绕金星运行:日本的“晓”(Akatsuki)号金星探测器,其于2015年抵达,目前正在研究金星的大气层。

  据美国商业内幕网站6月10日报道,NASA的两项任务定在2028年至2030年间发射,而欧洲空间局的探测器将在21世纪30年代初的某个时候发射,拍摄金星表面的高分辨率雷达图像。

  据《自然》网站6月18日报道,这3台探测器将共同写就金星科学复兴的新篇章,回答关于这个星球的主要问题:金星为何与地球迥然不同,它是否曾经拥有海洋因而宜居,其上是否仍然有活火山等。

  金星与地球大小相当却并非绿洲

  有关金星的一个主要问题是:金星曾与地球十分相似——两颗行星大小相当,且由同样的物质构成,但为什么金星现在成为一个炼狱般的地方,而地球则成为生命的绿洲?

  科学家认为,金星在远古的时候甚至可能有过海洋,但发生了某件事,极大地改变了金星气候。今天,它是太阳系中最灼热的行星,有厚厚的、能锁住热量的黄色硫酸云团,表面平均气温高达471℃——热到足以熔化铅,而且,其大气压是地球大气压的90多倍。

  为找出答案,“真理”和“展望”项目将在其中发挥重要作用:它们都将利用雷达仪器对金星表面成像,从而研究金星的地质历史。

  此外,弄清楚金星表面是否曾经存在液态水,对于理解金星和地球为何不同至关重要。天文学家在金星的大气层中看到了过去有水存在的“蛛丝马迹”,但目前还不清楚这些水来自金星表面的远古海洋——这些海洋由于金星变暖而消失了,还是在金星历史早期,水只是以蒸汽的形式存在?前者意味着金星曾经和地球一样宜居。

  “达芬奇+”在研究金星的大气层时可能帮助回答这个问题。NASA戈达德太空飞行中心首席科学家、“达芬奇+”任务负责人詹姆斯·加文说,“达芬奇+”探测器将下降大约一小时,在较低高度对大气进行每100米采样,并进行高精度测量,以揭示存在哪些气体。

  加文说:“化学特征将告诉我们金星过去是否存在海洋以及其性质,然后,我们可以集合其他探测器(如‘真理’和‘展望’)提供的数据,绘制出金星的气候模型。”

  金星上还有活火山吗

  以前的探测数据显示,金星上曾经存在火山,但目前尚不清楚过去几千年中,金星上的火山是否喷发过,或者它们今天仍在喷发。

  “真理”和“展望”都将为金星表面拍照,以帮助回答这些问题。特别是“展望”,它将拍摄高分辨率照片,预计将揭示以前未发现的金星表面的特征。

  探测器还将获得熔岩流等火山特征的相关数据,其风化程度有望揭示火山何时喷发。“展望”号副首席科学家、英国牛津大学的科林·威尔逊说:“新鲜的熔岩流可能看起来特别暗或呈黑色。”

  “晓”号探测器最近观测到,金星大气吸收的紫外线数量发生了变化,这可能是近期出现火山喷发的一个指标。研究人员指出:“现在,金星的气候不断变化,可能因为火山活动。”

  金星上存在磷化氢吗

  去年9月,人们对金星的兴趣被重新点燃——当时一项新研究表明,金星的云层中可能含有外星微生物。这是因为研究人员在金星云层中靠上的部分发现了微量的磷化氢。

  在地球上,这种气体通常是由微生物产生的。不过,一项后续研究表明,这些微量成分并非磷化氢,而是二氧化硫。这给有关金星可能适合生命生存的猜测蒙上了阴影。

  “达芬奇+”探测器可能有助于解决这个问题,它在对大气取样时可能会检测到磷化氢。

  NASA科学家汤姆·瓦格纳说:“我们对金星知之甚少,这些探测任务将帮助我们全面了解金星:上至天空中的云层,中至地表的火山,下至行星内核。这就好像我们重新发现了这颗行星一样。”

新闻来源:央视新闻

太空行走关键保障:揭秘中国新型“飞天”舱外服

  揭秘中国新型“飞天”舱外服

  庞之浩

  今年6月17日,我国成功发射了神舟十二号载人飞船,把3名航天员送到空间站“天和”核心舱内工作、生活3个月。在此期间,他们的一个重要任务就是进行两次较长时间的太空行走,在舱外安装有关设备,并将进行首次人和机械臂的协同配合,用机械臂把航天员载到舱外作业点附近工作,可能会有两人共同到作业点完成任务。

  今天,我们约请全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩和读者聊聊关于太空行走特别是中国“飞天”舱外航天服的一些事。

  中国“飞天”舱外航天服。

  神舟十二号乘组在中性浮力水槽中训练。

  1 航天员太空行走“不用脚”

  在《太空旅行》一书中,俄国的齐奥尔科夫斯基最先从科学意义上提出了出舱活动设想,并认为要实现出舱活动须给航天员提供舱外航天服、气闸舱和安全绳索。

  不少人以为太空行走是在宇宙空间中散步,其实不然,因为在载人航天器舱外活动,一是空旷的太空无路可走;二是航天员处于失重状态,也没法用脚行走,他们移动身体是靠手、机械臂或载人机动装置。为了方便航天员舱外活动,舱外专门装了一些扶手,航天员可以像攀岩一样移动身体。所以这就要求出舱航天员上肢力量比较大,体力要很好。

  因此,太空行走是一种不用脚的“行走”,严格地讲应该叫太空出舱活动。航天员若在地外星球,例如在月球表面活动,则是名副其实的太空行走。

  太空行走有多种分类方式,例如按太空活动是否列入计划和时间的紧迫性分为三种。一种是计划内出舱活动;另一种是计划外出舱活动;第三种是应急出舱活动。其中应急出舱活动是为了保障载人航天器顺利返回地球或是航天员的生命安全。

  如果按出舱活动的目的和任务,太空行走分为四种。一种是验证类出舱活动;第二种是组装类出舱活动;第三种是维修类出舱活动;第四种是有效载荷类出舱活动,即回收、修理和释放卫星或在月面安装实验装置、采集月岩标本等。2008年航天员翟志刚进行的我国第一次太空行走属于验证类出舱活动,而这次神舟十二号航天员进行的太空行走属于组装类出舱活动或有效载荷类出舱活动。

  2 气闸舱是航天员出舱必经门户

  航天员出舱前必须通过载人航天器上装的一个小舱室——气闸舱才行,否则会带来一系列问题。比如,不仅会使整个舱内的所有气体迅速泄光,造成气体大量浪费,而且航天员也会由于压差大的原因而得减压病。

  气闸舱一般有2个舱门(也叫闸门),一个是与载人大舱连接的内舱门,另一个是可通向宇宙空间的外舱门。航天员出舱时先打开内舱门进入气闸舱,然后关闭内舱门,把气闸舱逐步减压到真空状态,然后打开外舱门进入宇宙空间,航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作。

  我国“天和”核心舱的节点舱兼有气闸舱的功能,供今年出舱的航天员使用,其上方有一个出舱口。天舟二号货运飞船为核心舱运去了两套舱外航天服,然后由神舟十二号航天员取出来放到节点舱内组装。等到2022年发射了“问天”实验舱Ⅰ后,由于该舱配有主份气闸舱,所以那时航天员就改为从主份气闸舱出舱了。

  在气闸舱内航天员不仅要穿出舱用的舱外航天服,还要进行吸氧排氮。这是因为载人航天器与地面一样为1个大气压,但是为了出舱行动方便,舱外航天服内的压力只有0.3-0.4个大气压,所以航天员即使穿着舱外航天服也不能直接出舱,否则仍会得减压病。如果航天员通过气闸舱进行高低压环境的过渡,再加上进行吸氧排氮,就可以预防减压病的发生。

  因此,神舟十二号航天员汤洪波表示,整个出舱程序非常复杂,专业知识、操作技能都很繁杂,信息量巨大。航天员在出舱前要准备很多天,出舱当天也要准备好几个小时才能打开舱门执行出舱任务。

  身穿液冷服的中国航天员准备进入低压舱进行训练。

  3 舱外航天服是太空行走关键保障

  由于太空环境很恶劣,因此航天员出舱时必须穿舱外航天服,以便把航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来,并向航天员提供一个相当于地面的环境。

  舱外航天服相当于微型载人航天器,技术很复杂,是一个国家载人航天实力的重要体现。它由服装、头盔、手套和航天靴等组成,其中最复杂的是服装,由多层组成。最里层是衬里和尿收集装置;衬里外是用于散热的液冷通风层;液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层;然后是限制加压气密层向外膨胀的限制层;限制层外是对付舱外大温差变化的隔热层;最外面是保护层,它由多种纤维复合织物制成,具有良好的柔软性,耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀,还有防辐射的功能和连接其他装具的接口。

  舱外航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成,其中头盔壳的所用材料具有强度大、抗冲击等优点。在出舱前,头盔面窗的内部要喷上防雾剂。手套与服装通过腕圈连接,靴子由压力靴和舱外热防护套靴组成。

  舱外航天服在背部装有提供氧气等维持生命所需各种条件的便携式生命保障系统。如果太空行走时间较长,舱外航天服内要装有饮水袋。在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔,航天员只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。

  4 “飞天”舱外服行动更灵活

  我国太空行走第一人翟志刚2008年穿的“飞天”舱外航天服质量为120千克,高2米,配有1.30米高的生命保障系统背包,可支持至少4小时的舱外活动,能重复使用5次以上,价值3000多万元人民币。

  它从内到外分6层:舒适层、备份气密层、主气密层、限制层、隔热层、外防护层,具备防辐射、温度调节和压力调节等功能,还有完备的生命保障系统。服装的四肢装有调节带,通过调节上臂、小臂和下肢的长度,身高1.60-1.80米的人都能穿上这套衣服。最外层防护材料可耐受±100℃左右的温差变化。

  壳体为铝合金薄壁硬体结构,厚度1.5毫米,抗压能力超过120千帕,经得起地面运输、火箭发射时的震动,还能连接服装各个部位,承受整套服装120千克质量。

  “飞天”舱外服采用整体拟人形态半硬式密封结构(躯干是硬式结构,四肢是软式结构),及后背铰链门式穿脱机构;采用闭式循环非再生式环控生保系统,由高压氧瓶供氧,使用40千帕纯氧压力制度,主要采用水升华器技术实现主动热防护;遥测与控制系统把舱外航天服的工程参数、航天员的生理参数和话音信号,利用“脐带”方式有线下传或遥测设备无线下传;可由“脐带”模式舱载供电,也能由服装电池自主供电。

  其指尖部分只有1层气密层,以保持触觉,手指其余部位内有2层真空屏蔽隔热层。手套的手背处装有可以翻折的热防护盖片,它不仅能提高手指的热防护能力,还能保证手指的关节活动性。在手套的握物部位设置有防滑的凸粒状橡胶。

  重而不笨、行动灵活是“飞天”舱外航天服一大特点。它巧妙地利用了仿生结构,使关节活动更自如。其上下肢的所有关节处使用了气密轴承,使航天员的手脚可随意活动,又能严格保证气密性。其背包是舱外航天服穿脱口的密封门,在背包内安装了舱外航天服生保设备,背包壳体下端装有备用氧瓶等。背包关闭通过拉紧钢索和操作关闭手柄完成。

  5 升级版“飞天”舱外服将首秀

  “飞天”舱外服头盔的视野比其他同类产品要大;头盔上装有摄像头,可拍摄航天员出舱操作;两侧各有1个照明灯,可照亮服装胸前部分,方便航天员在阴暗面操作;两侧有报警指示灯,在舱外服出现泄漏时闪动报警,同时还有语音报警。它的面窗有4层:其中里面两层为充压结构,即两层之间充高纯氮气和防雾剂,外面是防护面窗,最外层是镀金的滤光面窗,对太阳光折射率低,防止太阳光线直接照射人眼。

  躯干外壳装有:电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅十几平方厘米的电控台里有照明、数码管控、机械式压力表等9个开关,汉语词典大小的气液控制台里集成了20多种阀门。

  出舱通信分为无线和有线两种方式,它们互为备份,但以无线通信为主。有线通信通过连接航天员腰部左侧的8米长“电脐带”来实现,用于传输航天员生理参数,还可与地面直接通话。里面有很细的钢缆,不仅能提供备份通信或者能源,也能起到一定的安全防护作用。但主要靠舱外服胸甲右下侧伸出的两根一长一短的橘黄色安全系绳及其挂钩来保障安全。它们内部有弹簧,最长可拉至3米,承受1吨的拉力,我国的设备可保证2-3倍的安全余量。

  在电控系统上,“飞天”舱外服全部采用数字信号处理,显示屏则采用最先进的有机发光显示器技术,使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受高低温,显示色彩更艳丽。

  据悉,这次神舟十二号航天员将穿着进行了大量改进与升级的“飞天”舱外服,它已经组装完毕,高度在2米左右,重100多千克,可支持更长时间的舱外活动,重复使用次数更多,关节处更加灵活。舱外服的整体效能、可靠性、舒适性有了进一步提高,舱外服的操作动作和信息识别更加迅速、准确,科技感更强,同时具有中国的审美识别性。

  神舟十二号航天员刘伯明表示:“我很期待站在机械臂末端那一刻,面向整个茫茫宇宙,随着机械臂摆动,会有一种飞翔的感觉。”的确,我们所有人都很期待那一刻。

  延伸阅读

  掌握太空行走要在浮力水槽内训练

  中国航天员在中性浮力水槽中训练。

  太空行走技术非常复杂,要掌握这项技术必须进行大量的训练。它分技能训练和任务训练两种。前者是让航天员学习怎样穿脱舱外活动航天服、熟练掌握出舱程序和在太空行走时控制自己的身体和运动;后者是学习如何完成出舱活动任务。

  除理论学习外,航天员主要在出舱程序训练模拟器、中性浮力水槽和低压舱三个设备上,进行舱外航天服和气闸舱出舱活动相关设备的操作训练及出舱程序训练。最重要的就是在水槽中的训练,因为这种方法可以给航天员提供模拟失重的训练环境,所以是最为有效的训练手段。

  我国航天员中心的中性浮力水槽呈圆形,直径23米,深10米,为亚洲最大。在水槽训练时,需通过调整航天员水槽训练服上的配重铅块,使航天员既不浮上来,也不沉底,从而模拟失重环境的操作效应,但与舱外实际操作还是有些区别。

  水槽内有个1∶1的核心舱模型。通过中性浮力水槽训练,可使航天员体验和熟练掌握模拟失重状态下身体的运动与姿态控制,以及出舱活动操作的特点、方法、技巧和技能。

  由于太空行走主要是用手“走”,所以神舟十二号乘组加强了体能训练、上肢力量训练和核心力量训练,航天员在水槽里训练时,要穿200多千克的水槽训练服在水下训练几个小时,航天员最初训练结束后连筷子都拿不住了。另外,男女航天员的训练标准是一致的,王亚平等两名女航天员最初也面临巨大挑战,但经过训练后都没有问题了。所以今明两年,我国太空行走第一位女航天员有可能问世。

新闻来源:央视新闻

探索未知,为科技强国筑牢根基

  杨凯制图

  党的十八大以来,我国科技事业进入跨越发展的关键时期。基础研究面向国家重大需求和世界科学前沿,坚持自由探索和目标导向相结合,持续开展原创性重大科学问题研究。

  今年是中国共产党成立100周年。在各个历史时期,我们党都高度重视科技事业,把科技事业始终摆在十分重要的战略位置。中国要强,中国人民生活要好,必须有强大科技。当前,我们正在向着建设世界科技强国的伟大目标奋勇前进。

  强大的基础科学研究是建设世界科技强国的基石。100年来,在党的领导下,我国科学家板凳甘坐十年冷,基础研究从量的积累迈向质的飞跃,从点的突破迈向系统能力提升,高水平成果不断涌现,原创性突破捷报频传,有力地支撑着我国经济社会发展和国际竞争力的提升。

  极端困难条件下开展科研工作

  整个新民主主义革命时期,中国共产党都始终关注科技问题,开展了必要的科技研究工作,并取得了丰硕的科研成果。

  在极端困难的条件下,抗日根据地卫生系统各部门尽可能地开展中医中药研究、药材和医疗器械研制,以及一些流行病防治。比如,1938年筹建的八路军制药厂(对内称十八集团军化学制药厂)设立了研究室,该室主要承担药品鉴定工作和新药品研制工作,该厂在技师翁达的带领下分析各种中药,把它制成各种膏丹丸散,代替西药使用,仅用3个月就研制成中西药40种。

  解放战争时期,各解放区在作物品种选育、病虫害防治、牲畜疫病防治等农业科技领域取得了较大的成绩,获得了多项新突破。

  比如山东省农业试验所的科研人员在玉米上选出了“金皇后”“白马牙”“敏玉米”等品种,在谷子上选出了“金线子”品种,这些品种直到新中国成立后仍在许多地区推广。

  瞄准世界前沿取得一批重要成果

  新中国成立后,为推动国家经济建设和国防建设,我国科技工作者瞄准世界科技前沿,为我国科技事业进步,艰苦奋斗,不断创新,在短短的10多年里就取得了一系列重大突破,如在多复变函数论、陆相成油理论、人工合成牛胰岛素、籼型杂交水稻、哥德巴赫猜想研究等多方面取得了一批重要研究成果。

  1962年,我国生物化学家邹承鲁成功揭示了蛋白质功能基团的修饰与其生物活力之间的定量关系,“邹氏作图法”在国际上得到了广泛认可和大量应用。

  中国科学院上海生物化学研究所、有机化学研究所、北京大学化学系的30多位专家经过6年多的不懈努力,于1965年9月成功实现人工合成牛胰岛素。这是世界上第一个人工合成的蛋白质,它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素一样,这是我国取得的一项具有世界水平的科技成果。

  我国著名数学家陈景润潜心钻研“哥德巴赫猜想”问题,成功证明“任何一个大偶数都可以表示为一个素数和不超过两个素数乘积之和”(以下简称“1+2”),相关成果以简报的形式登载在1966年5月出版的《科学通报》第17期上。又经过7年努力,1973年2月,陈景润终于完成“1+2”的简化新证明。同年,《中国科学》发表了陈景润的论文《大偶数表为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》。论文发表后,在国际上引发了强烈反响,陈景润的证明方法被数学界称为“陈氏定理”,被誉为“筛法的光辉顶点”。

  在国际上争得一席之地

  改革开放后,我国的科技事业蓬勃发展,科技实力持续增强,基础研究得到长足发展并进入跃升期,在国际上争得一席之地。我国在杂交水稻、高性能计算机、高温超导研究、人类基因组测序等方面都取得了重大突破,并涌现出了一系列具有原创性和广泛社会影响的研究成果;纳米科学、量子信息、生命科学等前沿领域的一批原始性创新成果在国际上产生了重要影响。

  在物质科学方面,量子器件、纳米材料、凝聚态物理等前沿领域取得一批成果。中国科学院物理研究所赵忠贤领导的“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”,对超导性的科学理解提供新的依据,并展示了超导技术广阔的发展前景,于1989年获国家自然科学奖一等奖;晶体物理学家闵乃本等人在国际上首先提出了介电材料超晶格的理论体系。

  地球科学方面,在黄土古气候研究、地球早期生命与演化、日地物理研究和东亚季风研究方面取得突破;2004年,“澄江动物群与寒武纪大爆发”研究项目荣获国家自然科学奖一等奖,陈均远、侯先光和舒德干等科学家通过对澄江动物群化石的不断挖掘发现和深入系统研究,诠释并回答了寒武纪大爆发这一重大疑难科学问题;《中国植物志》成功出版,这是目前世界上最大型、种类最丰富的一部巨著。

  在航天科学领域,我国不仅掌握了卫星回收和一箭多星等技术,还迎来了两座新的里程碑:由我国自主研发的神舟系列航天飞船的成功发射,实现了载人航天工程的重大突破;而嫦娥一号成功探月之旅则标志着我国首次月球探测工程圆满成功,中国航天成功跨入深空探测的新领域。

  在生物科学领域,解决了亿万人吃饭问题的杂交水稻技术取得重大突破,首次完成水稻基因图谱的绘制,完成人类基因组计划的1%基因绘制图。

  天文学方面在宇宙中的物质分布、太阳表面磁学等取得一系列重大的原创性成果;信息科学方面在光纤通信中实现一种抗干扰的量子密码分配方案,实现了15千米自由空间量子隐形传态。

  重要原创性突破不断涌现

  党的十八大以来,我国科技事业进入跨越发展的关键时期。基础研究面向国家重大需求和世界科学前沿,坚持自由探索和目标导向相结合,持续开展原创性重大科学问题研究,基础研究成果丰硕。铁基超导材料保持国际最高转变温度,量子反常霍尔效应、多光子纠缠世界领先,中微子振荡、干细胞、利用体细胞克隆猕猴等取得了重要原创性突破。

  2019年,我国发表高质量国际论文59867篇,占世界份额的31.4%,位列世界第二。截至2020年9月,我国近十年高被引论文达37170篇,热点论文1375篇,分别占世界份额的23.0%和38.4%。

  我国成功组织了一批重大基础研究任务,“悟空”“墨子”“慧眼”等系列科学实验卫星成功发射,嫦娥五号实现地外天体采样返回,天问一号开启火星探测,“怀柔一号”引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星成功发射,“慧眼”直接测量到迄今宇宙最强磁场,500米口径球面射电望远镜(中国天眼)首次发现毫秒脉冲星,新一代“人造太阳”首次放电,“雪龙2”号首航南极,76个光子的量子计算原型机“九章”、62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”成功问世。中国天眼、散裂中子源等一批具有国际一流水平的重大科技基础设施通过验收。

  2012年3月8日,中国科学院高能物理研究所所长王贻芳宣布:大亚湾反应堆中微子实验成功发现了中微子的第三种振荡模式,并测量到其振荡几率。美国《科学》杂志将该成果评为2012年十大科学突破之一,并称“如果大型强子对撞机的研究人员没有发现标准模型之外的新粒子,那么中微子物理可能是粒子物理的未来,大亚湾的实验结果可能就是标志着这一领域起飞的时刻”。这一成果被国外同行誉为“中国有史以来最重要的物理学成果”, 荣获2016年度国家自然科学奖一等奖。

  由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学物理系和中国科学院物理研究所联合组成的实验团队于2013年在磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜中,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。这一实验发现证实了此前中国科学院物理研究所与美国斯坦福大学理论团队的预言,获得2018年度国家自然科学奖一等奖。

  2018年,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)研究团队经过5年攻关,最终成功得到了两只健康存活的体细胞克隆猴。体细胞克隆猴的成功实现了该领域从无到有的突破。

  在一个特定赛道上,200秒的“量子算力”,相当于目前“最强超算”6亿年的计算能力。2020年,《科学》杂志公布的中国“九章”计算机重大突破,让世界瞩目。这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机“九章”,推动全球量子计算的前沿研究达到一个新高度,在谷歌“悬铃木”计算机之后,再次成功实现“量子优越性”的里程碑式突破。

  科技是国之利器,国家赖之以强,企业赖之以赢,人民生活赖之以好。科技立则民族立,科技强则国家强。基础研究是整个科学体系的源头,加强基础研究是科技自立自强的必然要求,是我们从未知到已知、从不确定性到确定性的必然选择。让我们在党的领导下,发动基础研究的强大引擎,向着科技自立自强不断前进,向着建设世界科技强国不断前进。

新闻来源:央视新闻

7月天宇:璀璨金星忙约会,神秘水星迎大距

  新华社天津7月2日电(记者周润健)送走六月,迎来七月。天文预报显示,金星合蜂巢星团、水星西大距、金星合月、冥王星冲日、金星合轩辕十四、宝瓶座δ南流星雨极大等天象会在7月天宇轮番上演。

北京市天文爱好者宗海阳2020年1月至4月拍摄的金星云带及相位变化(多张叠加)。(本人供图)

北京市天文爱好者宗海阳2020年1月至4月拍摄的金星云带及相位变化(多张叠加)。(本人供图)

  5月有“超级红月亮”,6月有“金环日食”,7月则显得有些平淡,好在有着美神“维纳斯”之称的金星还算给力,整月观测条件都很不错。

  3日,金星将与巨蟹座中的蜂巢星团“相合”。“届时如果天气晴好,感兴趣的公众将有幸观赏到这两个天体亲密‘接触’,共舞苍穹的美丽画面。”天津市天文学会理事、天津科学技术馆天文科普专家宋媛媛说。

天津市天文爱好者王硕2019年12月29日拍摄的金星合月。(本人供图)

天津市天文爱好者王硕2019年12月29日拍摄的金星合月。(本人供图)

  在“拜访”完蜂巢星团后,“热情”的金星12日又来到“月姑娘”身边。届时只要天气晴好,当日傍晚时分,感兴趣的公众凭借肉眼就能欣赏到这幕最美“星月童话”。

  告别“月姑娘”后,“忙碌”的金星22日还将赶到狮子座,与有着“黄帝星”之称的轩辕十四“相合”,上演一幕“星星相吸”的趣味好戏。

  再说说太阳系的另外一颗行星水星。5日,水星西大距将上演。“这是水星今年的第四次大距,也是第二次西大距,届时它与太阳的最大角距离约为22度。由于此时水星的赤纬较高,日出时的地平高度可达14度,亮度约+0.3等,观测条件不错。届时如果天气晴好,在东偏北一点的低空,有兴趣的公众可一睹这颗平日里难得一见的行星风采。”宋媛媛说。

  曾经属于太阳系行星家族当中一员的冥王星(2006年被降级为“矮行星”)将于18日上演冲日表演。这是一年中,冥王星离地球最近之时,几乎整晚均可观测。

  一场浪漫的流星雨也会在这个盛夏时节扮靓夜空。30日,宝瓶座δ南流星雨也叫南宝瓶δ流星雨将迎来极大。极大时,该流星雨每小时的流星数量最多时可达25颗。“值得一提的是,在7月底前后几天的时间内,除了宝瓶座δ南流星雨,还有一些流星雨也都在活跃期,虽然这些流星雨在这个时间段内的流量都不是很大,但是它们叠加在一起,流星的总体数量会多一些。”宋媛媛说。

天津市天文爱好者伊德尔2019年8月31日在天津市蓟州区拍摄的银河。(本人供图)

天津市天文爱好者伊德尔2019年8月31日在天津市蓟州区拍摄的银河。(本人供图)

  宋媛媛表示,7月的晚上是消暑纳凉的好时机,除以上天象外,如果赶上好天气,人们不仅可以欣赏到著名的“夏季大三角”,在远离城市光污染的郊外,还可以观赏到美丽且壮观的银河。

新闻来源:央视新闻

为什么有些动物的精子特别大?

精子的大小千差万别精子的大小千差万别

  新浪科技讯 北京时间6月29日消息,所有的精子都有着同样的基本功能:使卵子受精。在一项新研究中,研究人员发现了精子的大小很重要,而且很大程度上是由雌性决定的。在一些物种中,雌性的体型微小,但它们得到的精子反而很大。

  精子细胞的大小千差万别。例如,有一种寄生蜂——集盘绒茧蜂(学名:Cotesia congregata)——产生的精子只有不到1厘米的千分之一,而果蝇产生的精子具有长达6厘米的尾巴,紧紧地蜷曲在它们的体内。在这项新研究中,科学家对不同物种的精子大小进行了测量,并分析了导致这种差异的原因。

  瑞典斯德哥尔摩大学的进化生物学博士后研究者爱莉尔·卡尔说:“有许多研究都提供了证据,表明自然选择推动着不同物种产生了或大或小的精子,但我们想更进一步,寻找某种跨越物种的趋势。”

  爱莉尔·卡尔和她的同事们研究了3200个物种的数据,发现决定物种精子大小的一个原则是,生殖道较小的雌性会驱使雄性产生更大的精子,而在进化的时间尺度上,传播精子的需要又会使精子变得更小。

  具体而言,在大多数情况下,动物所使用的有性生殖方式有两种。一种是体内受精的,携带养料的卵子位于它们的体内,这类动物包括哺乳动物、昆虫和鸟类。相比之下,体外受精的动物会将它们的卵释放到环境中,与环境中的精子接触,听天由命。这些物种通常生活在水中,如鱼类和海胆等。在这两种模式下,数量庞大的精子都在为使卵子受精而激烈竞争,但两种模式也都有各自的挑战,对精子的大小施加了难以置信的进化压力。

  爱莉尔·卡尔说:“我们发现体外受精的动物往往会产生非常小的精子,因为它们必须产生大量精子,才能使卵子受精。”通常情况下,体外受精的动物会将一团精子射入水中,而随着精子的扩散,它们会被逐渐稀释。因此,最好的策略是产生尽可能多的精子,以最大限度地增加至少有一个精子到达卵子的机会。由于动物用来制造精子的能量是有限的,因此不能承受产生(明显超过必要程度的)更大精子所付出的代价。

  体内受精的情况就完全不同了。“我们认为,对于体内受精而言,雌性的生殖道会影响精子之间的竞争,”该研究的合著者、斯德哥尔摩大学的生物学助理教授约翰·菲茨帕特里克说。在体内受精过程中,精子是在一个狭小的空间内发挥作用,它们与卵子的结合更像是一场“山中之王”的游戏,而不是在“寻宝”。在这种情况下,更大的精子可能更有优势,可以挤掉其他精子,无论它们是来自同一个父亲还是不同的潜在父亲。

  “这些物种中,有些能产生巨大的精子,但如果产生的精子很大,其数量就不会太多,”爱莉尔·卡尔说,“这些雄性会将它们的精子卷成一团,然后送出去。”

  除了体内受精和体外受精,研究人员还分析了另一种更为罕见的生殖方式——远程受精(spermcasting)。这种受精方式就像是体内受精和体外受精的结合。例如,一只河蚌可能会将精子喷射到溪流中,而这些精子会顺着水流前行,直到被一只固着的、正在滤食的雌性吸入体内。

  菲茨帕特里克说:“远程受精会出现稀释效应,因为精子被喷射到水中,但当精子进入雌性体内时,它们会受到与体内受精物种相同类型的压力,并在这种压力下迅速进化。”然而,远程受精的物种具有更小的精子,与体外受精物种的精子大小相似,可能是因为将精子射入水中会刺激产生更多的精子,从而迫使其变小。不过,一旦这些精子被雌性吸收,最终获胜的往往是最大的精子。

  尽管人类属于体内受精的动物,但人类并不会产生巨大的精子。相反,人类精子的长度只有约0.005厘米,落在体外受精物种的精子大小范围内。之所以如此,是因为体型较大的动物具有生殖道,使精子传播的方式就如同体外受精一般。

  生殖道越小,精子就越大。而对于果蝇来说,它们的生殖道就显得十分局促。“果蝇的精子长度是它们体长的20倍,”爱莉尔·卡尔说道。他们的研究结果已经于6月21日发表在《自然-生态学与进化》(Nature Ecology & Evolution)杂志上。(任天)


新闻来源:新浪

事关伦理问题,“公鼠怀孕”实验引发争议

  来源:知识分子

笼子里的实验室大鼠 | wikipedia.org笼子里的实验室大鼠 | wikipedia.org

  最近,一则 “公鼠怀孕” 的新闻,让科研的伦理问题再次受到关注和讨论。对于动物实验,科学家们需要考虑哪些伦理问题?为何这一实验会引发人们对科研伦理问题的争论?关于伦理敏感性研究,科学家们应如何展开工作?

  撰文|王一苇

  责编|陈晓雪

  制版编辑 | 卢卡斯

  6月初,一项 “公鼠怀孕” 实验引起争议。中国科学家通过阉割雄鼠、缝合雄鼠和雌鼠交换血液、给雄鼠移植子宫、再向子宫中移植胚胎的方式,从雄鼠体内发育、剖产出了10只幼鼠。

  最初,媒体报道以 “中国科学家成功让公鼠怀孕” 为题,引起人们对 “男性怀孕” 可能性的讨论。而随着对实验过程的进一步了解,不少人认为 “公鼠怀孕” 背后的实验动物代价太大,且实验价值低,质疑该实验不符合伦理规范。

  这项研究最早于6月10日发表于生命科学预印本平台BioRxiv,6月16日更新。作者有两位,分别为海军军医大学海军医学院教育机构实验教学示范中心、海军军医大学海军医学院营养与食品卫生系张荣佳和海军军医大学附属长海医院妇产科刘玉环。目前该研究尚未正式发表,未经同行评议。

  该研究的意义何在?为何会引发关于研究伦理的争议?《知识分子》访谈的相关专家认为,实验 “有创新”,但 “没必要”,折射出多个层次的伦理问题。

  作者张荣佳回复《知识分子》称,目前不方便回答研究相关问题,“我们只是科学研究者,只是想单纯做实验”。而在一份公开声明中,他则称 “没有做错任何事”,认为该研究遭到了许多非专业领域人士的误解,并表示研究仍是预发表状态仍有改进空间,但在 “认真考虑后” 已向BioRxiv提交撤稿请求。

  随后,他又发表声明称,已经给BioRxiv写信停止撤稿,因为他们没做错什么,只是演示了一个动物实验。

  “在BioRxiv上发布这篇文章之后,我们遭遇了太多的非科学上的攻击,我们对此很伤心。科学研究只是仅仅讨论科学问题,也需要时间证实。请不要把非科学的因素带入我们的科研工作。”张荣佳写道。

  关于这项研究的相关讨论,或能帮助我们了解科技伦理规范与治理中那些容易被忽视但值得关注的议题。

  技术上可有创新?科学上意义几何?  

  “公鼠怀孕” 史无前例,但充满科幻感的新闻背后,其科学价值究竟几何?

  根据论文描述,该研究的实验步骤分为四步:首先,通过手术将一只雄性被阉割大鼠和一只雌性大鼠缝合在一起,制造能交换血液、共享体内微环境的 “连体鼠”;八周后,向雄性大鼠体内移植子宫;待其恢复后,再分别向雄鼠和雌鼠的子宫内移植囊胚期的胚胎(通常指胎龄为5天的大鼠胚胎);最后,在胚胎发育至21.5天时,实行剖腹产。

公鼠怀孕实验里的“连体鼠”示意图公鼠怀孕实验里的“连体鼠”示意图

  研究者在实验中发现,只有当连体鼠里的雌鼠也怀孕时,暴露在雌鼠血液环境中的雄鼠才可能怀孕,而且雄鼠的怀孕成功率非常低。最终163对 “连体鼠” 中,仅有6只雄鼠成功 “受孕”,成功率3.68%;向雄鼠移植的280个胚胎中仅10个胚胎发育成功,成功率3.57%。

  研究者称,此实验之前,雄性哺乳动物怀孕还未有先例,而这项实验 “揭示了大鼠胚胎在雄性连体生物体内正常发育的可能性,这可能对生殖生物学产生深远影响”。

  至于为什么要开展这项实验,论文的摘要和开头称,自然界中雄性怀孕现象非常少见,哺乳动物均为雌性怀孕,“但是,仍不清楚雄性哺乳动物是否有潜力怀孕并成胎。”

  研究者假设,影响雄性哺乳动物怀孕的有两个因素:缺少胚胎着床和孕育的子宫;以及缺少促进子宫内膜生长和胚胎着床孕育的雌性微环境。

  “在这项研究中,我们调查在大鼠模型中以现有手段解决假设中的限制后,是否可以实现雄性怀孕和活产。” 论文如是表述道。

  《知识分子》查阅资料发现,“连体鼠” 的一些操作虽然出乎普通人意料,却并非该实验首创。比如将两个动物个体的血液循环系统连在一起,曾被用于研究小鼠伤口愈合、大鼠肝脏重生等机理。

  广西医科大学第一附属医院生殖医学研究中心副主任杨一华博士向《知识分子》表示,该实验称不上 “雄性哺乳动物怀孕”,因为实质怀孕的连体鼠不是独立的个体,得依靠连体雌鼠供血并提供妊娠所需的激素环境,和真正的 “雄性子宫移植” 等技术有本质不同。

  杨一华介绍,人类子宫移植属于 “修复” 人体机能范畴,与肾移植、肝移植等类似,与公鼠怀孕实验有明显差别。

  另外,目前,解决女性不孕问题,子宫移植已是有成功先例的办法。2014年,瑞典一名先天性子宫缺失的患者接受子宫移植后生出了健康的婴儿,是世界上首例报道的子宫移植后活产。在中国,2015年陕西省西京医院成功实施了国内首例人子宫移植手术,就是将母亲的子宫移植给先天无子宫的女儿。

  而针对天生不具备胚胎和胎儿发育结构的跨性别女性,由于供体供不应求和大部分技术仍然空白,出于安全和伦理考虑,目前的国际标准 [7] 建议只允许为遗传学上的女性提供子宫移植。

  不过,在给《知识分子》的邮件回复中,纽约大学医学院的生物伦理学教授亚瑟·卡普兰(Arthur Caplan)表示,即使是针对失去子宫或无子宫女性,子宫移植技术目前仍然是创新而具有实验性的。

  另有评论认为,上述大鼠实验在生殖科学方面有一定价值,通过雄性大鼠孕育胎儿成活的比例明显低于雌性大鼠的实验结论,判断除了子宫和雌激素,还存在其他影响胎儿发育的复杂因素。

  杨一华认为,上述说法比较牵强,该实验只是报道了一些现象,并未明确指出究竟什么具体因素导致连体鼠中雄鼠活产率低。论文提到,雄鼠在连体后,体内睾酮水平有所降低但仍高于普通母鼠。而在人类妊娠中,女性体内过高的睾酮有可能导致自然流产发生,这个现象已经是业内的共识。

  该论文的作者并未在论文中提到其实验是否旨在为尚未完全成熟的生殖学技术,如人造子宫等,提供参考。一些学者认为,即使实验有这样的参考意义,其优先级也不大。例如,卡普兰就评论说,该实验在不孕治疗和其他相关健康需求中的优先级很低。

  杨一华还指出,体外胚胎培养技术也已逐渐成熟,“雄性怀孕” 实验几乎没有必要。曾有多项实验利用体外人造子宫孕育哺乳动物胚胎,如羊、小鼠等。今年3月,以色列科学家在《自然》发文,将孕育5天的小鼠胚胎植入体外的 “人造子宫” 环境,发育到第11天时已成为具有所有小鼠特征的胎儿。

  中国人民大学哲学院教授、科技哲学领域专家刘永谋撰文评论认为,这个实验把公鼠作为营养提供工具,而其他步骤相当于器官移植、变性手术加人工代孕,在科学研究上没有意义。

  论文引起争议后,第一作者张荣佳在PubPeer网站上发表声明,称 “仅仅因为好奇心才做了这些实验”。他就实验伦理问题做了一些回应,并强调这份论文仅仅是一份预印本,不应被引用作科学事实,但并未详述研究的具体意义。据《健康界》,这一声明发表于6月19日。

  是否保障了动物福利?  

  面对该实验,有人认为动物福利未能得到保障,更有人担忧允许此类实验可能会造成更严重的伦理问题。论文作者则表示,他们已经遵循了减少动物使用和减少动物痛苦的伦理原则。

  根据《实验动物福利伦理审查指南》国家标准,动物使用应遵循3R原则,即实验动物的替代(replacement)、减少(reduction)和优化(refinement)原则。其中,为获得特定数量及准确的信息,尽量减少实验动物的使用数量;而对必须使用的实验动物,尽量减低非人道方法的使用频率及危害程度。

  论文中并非没有考虑动物伦理。在 “材料和方法” 一节,作者提到,所有实验过程都依据当地动物伦理规范,已经减少了60只实验动物的使用,且所有的手术操作是在麻醉情况下进行的,大鼠未显示出痛苦迹象。剖腹产的使用也是为了减少分娩痛苦。

  张荣佳在PubPeer网站上的声明也强调了以上几点,并表示连体鼠操作并非该实验独创,而是早有先例。

  杨一华认为,实验中 “大鼠雌雄同体” 的技术,不仅未能简化传统的分娩模式,还给实验动物增加了额外的痛苦。

  “为了让一只雄鼠怀孕,而用来多只雌鼠来进行子宫的移植、胚胎移植以及建立连体的关系,这样的实验设计增加了动物的痛苦,有悖实验的初心。” 他向《知识分子》表示。

  杨一华认为,该 “雄鼠怀孕” 对应数只雌鼠的牺牲,且不是独立的个体,得依靠连体雌鼠的血供,提供妊娠所需的激素环境,违背尽量减少实验动物数量的伦理原则。同时,实验中的公鼠并没有真正意义上的怀孕,仅仅是一个承载胚胎的工具,这与尊重和不伤害原则有冲突。

  北京协和医学院人文和社会科学学院教授张新庆认为,研究人员在论文中提到实验动物应遵循 “3R” 原则及其他相关伦理规范,说明他们有一定的科研伦理意识。但3R原则通常只适用于常规动物实验,而对于这样存在较大伦理争议、又对实验动物带来可预见的较大伤害的开创性的公鼠受孕实验,需要事前公开讨论其实验必要性和伦理可接受性。

  “伦理审查应该是0或1的问题。” 张新庆说,“现在的问题不是动物默认能用,用5个还是用8个的问题,而是要用和不要用的问题。根本问题没解决,减少就谈不上。” 

  他表示,进行这样的动物研究,首先需要作者所在机构的伦理委员会来审查和批准。鉴于该前沿探索性研究项目在科学价值和伦理可接受性存在的潜在认识分歧,建议机构伦理委员会可以聘请独立的科学顾问和伦理顾问来加强审查能力,但这些外聘专家不参与最后的投票表决。每一位伦理委员会要作出独立的伦理判断,科研人员要尊重审批结果。

  他还指出,这篇论文的研究者并未在文中交代机构伦理委员会是否有审查、伦理审查的批号是什么。

  该论文致谢部分提及,研究由国家自然科学基金委的两项基金支持。《知识分子》查询基金编号,发现这两项研究分别为青年科学基金项目下张荣佳负责的 “氦气预适应通过A2aR/Src/PI3k/Akt通路保护肝脏缺血再灌注损伤的研究”,2015年获批;和科学部主任基金项目/应急管理项目下刘玉环负责的 “氢气通过抑制ROS/PI3k/Akt通路防治子宫内膜异位症的研究”,2016年获批。

  据了解,此类研究一般由课题负责人所在科研院所向依托单位提出申请,由所在院所的伦理委员会开展审核。课题组在设计标书时,需要写明用什么动物、用多少,是否遵循3R原则等,才能获得伦理委员会的批件。项目递交国家自然基金委时则需提供此批件。

  目前尚不清楚该论文是否获得作者所在单位伦理委员会的批件。

  6月23日,论文第一作者张荣佳回复《知识分子》邮件称,目前不方便回答任何问题。“请给我们时间,等到正式投稿出版后会回答所有问题。我们只是科学研究者,只想单纯做实验。就我个人而言,我就是想要追求最纯粹的科学答案,仅此而已。”

  伦理敏感议题研究该如何开展  

  如果说从动物伦理上来说,这一研究对于动物的 “伤害” 已经让很多人无法理解,而涉及到 “这对人类意味着什么”,研究引发的相关的批评更多了。

  卡普兰向《知识分子》表示,这项研究还是一项 “非常早期的工作”,确实展示了在其他物种甚至人类中雄性可以怀孕的证据,但如果要用在人体上是 “极端不合伦理的”,胚胎的风险太高,连体的操作更是 “不可接受的”。

  张荣佳在PubPeer上的声明强调,这仅是一个动物实验,不应该与人相联系,并表示该实验的结果,即雄鼠受孕成功率极低,恰恰证明了该实验在人身上不可行。“如果我们的结果正确,这几乎是人类男性怀孕的死刑通知。”

  他同时表示,实验操作中雄性大鼠暴露在孕期(雌性)血液,而这一操作不适用于人类。

  张新庆认为,这类研究属于有道德敏感性的研究,引发社会公众关于类似 “男人怀孕” 这样的偏离科学轨道的滑稽议题,在一定程度上败坏科学家的道德形象,出现 “道德滑坡效应”,科学家因此需谨慎对待。

  他说,科学家有好奇心,想探索自然生命的奥秘,这无可厚非,科学界和社会公众也应该鼓励自由探索;“我总体的感觉是,本文作者有强烈的科研好奇心,觉得这项动物实验有助于生殖科学的发展,自己有遵循了3R原则,自然就没有太大的伦理问题了,也就可以这么研究了,” 他说。

  “但是,在大科学时代,研究往往不是为了科学而科学。伴随着科研伦理治理体系的不断完善,动物实验也要遵循伦理规范,负责任地开展研究。”

  张新庆说,目前除了3R,一些学者倡导了动物实验要遵循4R原则,即多一个 “responsibility”(责任)。“这是说科学家应该承担更多的社会责任。”

  他认为,动物实验的伦理判断应该重点思考三方面:第一个是是否具有科学价值,以及当下开展此类实验的必要性和可行性;第二是,对于实验动物的伤害、造成的痛苦是否可以接受;第三个则是 “4R原则”。

  “这个研究虽然是在大鼠身上做的,但人们很容易就想到将来男人能不能怀孕,子宫能不能移植,男女是否会平等地经受这种痛苦。读者不太关心公鼠怀孕本身的情况,但会联想到用到人身上的可能性和可行性。显然,科研人员在设计此类研究之前,以及伦理委员会在审查此类项目过程中,要充分考虑到广泛的社会伦理影响。”

  一个前车之鉴是,当一项2013年的小鼠研究发现老年小鼠在接受年轻小鼠的血液后一些衰老的性状消失后,即有人成立公司,售卖年轻血液助人 “重获能量”,以至于美国食品药品管理局(FDA)不得不发表声明,警告这类输血行为并不能抗衰老,还可能有安全隐患。

  张新庆指出,科学家在进行有有重大伦理争议性的动物实验或人体试验之前,也可以采取其他方式来判断一下伦理风险的大小,以及学术共同体和社会公众的接受程度。他举例说,2020年3月,罗格斯大学、哈佛大学等机构的研究人员就公开提案,以 “人体挑战试验” 以加快新冠疫苗研发,让成人志愿者主动感染病毒,测试疫苗效果,而非以传统Ⅲ期临床试验方式测试志愿者在真实世界中的感染率。此后,学术界就对此颇有争议的研究提议展开的激烈的讨论。

  社会各界似乎并没有给出绝对的理由来禁止此类人体挑战疫苗试验。2021年2月17日,英国科研人员在获得机构伦理委员会的审批后,正式启动了全球首个有关新冠病毒的 “人体挑战试验,90名18岁到30岁的健康受试者进行了新冠病毒的感染和疫苗的接种及监测。

  “在欧美国家,做有巨大伦理争议的、甚至影响科学家道德形象的重大前沿探索问题,都是小心翼翼的,先做一个理想实验,征求同行包括伦理专家和社会的反应,试试水,看看大家反应怎么样。如果反应极其强烈,就要暂时缓一缓或断然终止此类研究,这就是科学家的社会责任。”  


新闻来源:新浪

为了治疗这种肺病,科学家让变形虫“吸烟”

  处于子实体期的盘基网柄菌

  撰文 | 山姆·琼斯(Sam Jones) 

  翻译 | 龚聪

  慢性阻塞性肺病(COPD,包括肺气肿、慢性支气管炎和其他疾病)是美国人的主要死因之一。目前,没有任何疗法可以预防或逆转慢性阻塞性肺病。但是多亏了变形虫,一项新的研究发现了可能有助于保护肺细胞免受此类伤害的基因,它或许可以逆转慢性阻塞肺病的症状。

  “我需要诊治慢性阻塞肺病的患者,所以这个发现对我来说非常重要。”美国匹兹堡大学的肺部疾病研究员和医生科琳·克利门特(Corrine Kliment,这项研究的主要作者)说。为了寻找可能有用的基因,克利门特和团队开始研究土壤中的变形虫:盘基网柄菌Dictyostelium discoideum)。

  变形虫有许多在人类中同样存在的基因,但这种微生物的生命周期比人类短很多,因此科学家可以在研究哺乳动物模型之前,利用它们来快速发现感兴趣的基因。“我们经常开玩笑说,人类只是长着头发的变形虫。”美国约翰·霍普金斯大学研究员道格拉斯·鲁滨逊(Douglas Robinson,这项研究的主要作者)说。

  大约75%的慢性阻塞肺病死亡与吸烟有关。因此,在短短4周内,鲁滨逊的实验室就筛选了35 000条变形虫,并将它们的基因修改为能够大量产生一系列不同蛋白质的状态。随后,他们开始观察是否存在一种蛋白质能够保护变形虫免受香烟烟雾的损害。当研究人员将所有变形虫暴露在香烟烟雾提取物中时,他们发现生存状态最好的变形虫能够大量产生几种对细胞代谢很重要的蛋白质

  接下来,他们开始在人和小鼠的肺细胞中寻找这些蛋白质。他们发现,在吸烟者、慢性阻塞性肺病患者和长期接触烟雾的小鼠中,一种蛋白质的产量非常低,叫做ANT2蛋白。

  研究人员惊讶地发现,ANT2蛋白在执行代谢功能以外,还扮演着别的角色。在显微镜下观察肺细胞时,克利门特看到ANT2蛋白聚集在细胞表面被称为纤毛的毛发状突起周围,后者能够来回扫动以清除肺部粘液。在慢性阻塞性肺病病例中,这些纤毛无法顺畅移动,进而造成粘液聚集,有可能引发呼吸衰竭。克利门特和同事发现,ANT2蛋白可以促进水合作用,因此使得纤毛更容易清除粘液。他们将这项研究发表在《细胞科学》(Cell Science)杂志上。

  目前,克利门特和鲁滨逊的目标是开发出能够增加ANT2蛋白产量的药物和基因疗法,希望能够缓解粘液聚集并逆转慢性阻塞肺病症状。鲁滨逊和一些合作者准备创办一家公司,使用变形虫来筛选新疗法,治疗包括慢性阻塞肺病在内的疾病。

  美国马里兰大学的肺病研究员格雷格·邓肯(Gregg Duncan,并未参与这项研究)乐观地认为,这项工作或许能够帮助慢性阻塞肺病患者:“我很高兴看到这一切,我们有望长期地、持久地逆转慢性阻塞肺病症状。”

  本文转自环球科学


新闻来源:新浪

深圳机场汽车站7月6日起跨市客运线路全线恢复运营

  深圳机场公共交通公众号5日消息,深圳机场汽车站自7月6日起跨市客运线路全线恢复运营,旅客可关注公众号线上购票。

新闻来源:央视新闻

天安门广场庆祝大会现场布置展示时间延长至7月31日

  7月1日庆祝中国共产党成立100周年大会胜利召开后,天安门广场仍保留中国共产党党徽年号、广场两侧旗阵、大屏幕、毛主席纪念堂两侧花卉绿地景观、正阳门城楼北侧花卉绿地景观、党徽年号周围花卉绿地景观,以及广场两侧“海浪纹”花卉绿地景观。各界群众纷纷踊跃前往天安门广场参观,重温庆祝大会激动人心的时刻。

  据悉,为满足群众参观需求,天安门广场景观保留时间将从7月15日延长至7月31日,每天早晨从升旗时段开放,晚上降旗后结束。(总台记者 于晶晶 纪乐乐)

新闻来源:央视新闻

汪文斌:把溯源问题政治化是破坏全球抗疫努力

  针对多名“国际科学家”日前签署联名公开信,鼓噪对新冠病毒起源重新开展全面调查,外交部发言人汪文斌7月5日说,这些所谓的“国际科学家”已经不是第一次做这种哗众取宠的事情。所谓“国际科学家”究竟是什么身份?公开信发起人中的一位,是美国智库大西洋理事会高级研究员,这无法遮掩他曾是美白宫国家安全委员会委员的政府背景和政客本质,还有一位是银行的数据工程师,却冒充病毒溯源问题专家,发表未经求证、且不负责任的言论,真可谓是“无知者无畏”!

  汪文斌说,公开信还提出,由西方国家与七国集团、美日印澳“四国机制”等共同开展“替代调查”,这是个别国家假借所谓“国际科学家”之笔,暴露了其真实想法,就是毫不避讳搞“有罪推定”,不加掩饰搞“政治操弄”。

  他强调,溯源工作是科学问题。任何把溯源问题政治化的行径都是在毒化科学研究氛围,阻碍全球溯源合作,破坏全球抗疫努力。“我们奉劝个别国家和有关势力停止这些拙劣的表演,真正为人类生命健康作出积极贡献。”(记者孙楠、许可)

新闻来源:央视新闻

俄罗斯安全部门阻止一系列相互关联的恐怖袭击事件发生

  当地时间7月5日,俄罗斯联邦安全局发布消息称,该机构日前阻止了一系列相互关联的恐怖袭击事件的发生。

△俄联邦安全局发布的相关视频截图

  在俄罗斯联邦安全局开展的反恐行动中,极端组织的6名武装分子被击毙,2人被拘留。据称,恐怖分子在莫斯科、阿斯特拉罕和卡巴尔达-巴尔卡尔等地策划恐怖袭击活动。莫斯科一名恐怖分子在人群聚集区域引爆简易炸弹的过程中,被安全人员逮捕。俄联邦安全局公布了行动视频。视频显示,多名恐怖分子在枪战中被击毙。

△俄联邦安全局发布的相关视频截图

  (总台记者 王斌 顾鑫)

新闻来源:央视新闻

持续降雨引发泥石流 西藏波墨公路交通中断

  受持续降雨天气影响,位于西藏林芝市连接波密县到墨脱县的波墨公路于7月3日下午交通中断,预计抢通需要一周时间。

  受近期持续降雨天气影响,7月3日15时50分,波墨公路部分路段发生泥石流,导致一桥梁被冲毁,交通被迫中断。目前,林芝公路分局扎木机械化养护队正在积极抢通。K312、K316、K319三处塌方、泥石流处已于7月4日清理完毕。记者从西藏自治区交通运输厅了解到,此次抢通会在桥梁下游开设150米临时便道,采用埋设管涵的方式疏通河流,防止便道被冲毁。预计7月10日完成临时便道整体修建工作。

  为了道路安全,从7月4日开始,墨脱县对波墨公路进行临时交通管制,社会车辆、人员不能通行。

  当前墨脱县已进入雨季,容易发生山体滑坡、塌方、泥石流等自然灾害。当地有关部门提醒广大司乘人员及时关注最新天气预报、路况,合理安排出行。同时提高警惕,注意观察公路沿线地质情况。如遇突发情况,请服从当地交通管理和指挥,确保安全通行。

  (总台记者 陈琴 普布次仁 益西边巴)

新闻来源:央视新闻

这场事关地球未来的大会 今年将在中国“春城”召开

  新华社昆明7月4日电 题:共赴“春城之约”——COP15将描绘“人与自然和谐共生”新图景

  新华社记者王长山、吉哲鹏、庞明广、赵珮然

  联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)将于金秋十月在云南昆明举行,全球代表将共襄盛会,一同绘就地球“人与自然和谐共生”的新图景。

  场馆布局清晰明确、专业技术保障到位……目前,大会筹备工作正全力推进,绿色、智能、节约、安全的办会理念也将让“春城花都”彰显独特魅力。

  “动植物王国”迎盛会

  近期,原本栖息在云南西双版纳的一群野生亚洲象一路向北,进入昆明辖区,引发广泛关注。象群一路游走,中国政府与民众一路精心管护,护象行动得到世界肯定。云南拯救濒危物种亚洲象的故事也温暖全球,引发人们对保护生物多样性的关注。“一路象北”也成为COP15这样一场举世瞩目的盛会为何选在云南举办的答案注脚。

  6月14日在云南省玉溪市易门县十街乡拍摄的象群(无人机照片)。新华社发

  专家介绍,云南是北半球生物多样性最丰富的地区之一。高等植物19333种,约占全国的50.3%;脊椎动物2273种,约占全国的49.5%;国家重点保护野生植物151种,占全国的41.0%;国家重点保护野生动物242种,占全国的57.1%……被誉为“动物王国”“植物王国”“世界花园”“物种基因库”的云南,生物多样性极其丰富。

  水鸟游过清晨薄雾中的云南省昆明市盘龙区滇源街道甸尾村水杉湿地(资料照片)。新华社记者 秦晴 摄

  “云南是我国重要的生物多样性宝库和西南生态安全屏障,地位十分重要。”COP15云南省筹备工作领导小组办公室主任、云南省生态环境厅厅长岳修虎说,云南国土面积占全国的4.1%,却囊括了地球上除海洋和沙漠外的所有生态系统类型。

  “有林才有水,有水才有田,有田才有粮,有粮才有人。”生活在彩云之南的傣族群众,世代传颂着这句谚语,也向人们传递着最为朴实的人与自然和谐共生理念。“不只是傣族群众,云南许多民族,都有与生物多样性保护密切相关的优秀传统文化。”岳修虎说。

  空中俯瞰昆明滇池国际会展中心(无人机照片,资料照片)。 新华社记者 胡超 摄

  实施极小种群拯救保护项目120多个,建立自然保护区166处,出台生物多样性保护地方性法规《云南省生物多样性保护条例》,发布省级生物物种名录、生物物种红色名录、生物多样性白皮书……云南省林业和草原局副局长赵永平说,云南严格保护最原真、最珍稀、最典型的自然生态系统以及珍稀濒危野生动植物等。

  2016年,在墨西哥举行的联合国《生物多样性公约》第十三次缔约方大会(COP13)宣布我国获得COP15举办权。2018年底,生态环境部组织对昆明等4个办会备选城市进行考察调研。2019年2月,在中国生物多样性保护国家委员会会议上,综合考虑4个办会备选城市生物多样性、气候和环境空气质量等因素,确定大会举办地为昆明。

  联合国《生物多样性公约》秘书处执行秘书伊丽莎白·穆雷玛说,选择在昆明办会,是希望可以让全球朋友见证生物多样性给云南人民带来的幸福感,见证中国生态文明建设的成果,同时为全球生物多样性保护提供新思路。

  共建地球生命共同体

  我国是最早签署和批准《生物多样性公约》的国家之一。作为COP15的东道国,中国将与国际社会共同努力,为全球生物多样性保护贡献中国智慧和中国力量。

  此次大会主题为“生态文明:共建地球生命共同体”。大会将制定“2020年后全球生物多样性框架”,是继“爱知目标”后,全球新的10年生物多样性保护行动计划。

  生物多样性丧失是全球面临的共同挑战。“减少对自然的直接破坏和影响,让地球村每一位居民认识到自己在生物多样性保护中应有的作为和努力,需要每个国家、每个民族、每个居民携手行动。”云南大学生态与环境学院教授段昌群说,共建地球生命共同体是保护生物多样性的初心所在,是出发点,也是努力的目标。

  昆明滇池国际会展中心(资料照片)。 新华社记者 江文耀 摄

  我国高度重视生物多样性保护,将其作为生态文明建设的重要内容进行系统部署,采取了一系列有力举措,推动生物多样性保护工作取得积极进展。政策与法律法规体系加快建立,生态保护和修复力度持续加大,生物多样性调查、监测、评估有序推进,生物多样性保护的社会参与度和公众意识不断提高。

  岳修虎说,呵护生物多样性成为全社会的共识,云南健全保护体系,夯实保护法治基础,共建共享绿色家园,生物多样性保护工作走在全国前列。

  这张拼版照片显示的是高黎贡山国家级自然保护区的部分野生植物,左上为长蕊木兰,左下为大树杜鹃,中间为大理铠兰,右上为保山茜,右下为矮马先蒿(资料照片)。新华社发(高黎贡山国家级自然保护区保山管护局供图)

  “云南建成亚洲最大的野生种质资源库——中国西南野生生物种质资源库,保存野生植物种子逾万种。”中国科学院昆明植物研究所所长孙航说,此次大会将向全球展示我国生物多样性保护工作取得的卓越成绩,同时也能学习国际先进经验,加强和深化国际合作。

  伊丽莎白·穆雷玛去年初到昆明考察完筹备工作后表示,在生物多样性保护和生态文明建设上,中国能为世界提供许多值得借鉴的经验。“建设生态文明不仅是中国所倡导的美好愿景,也是全世界和全人类的共同愿望。”

  岳修虎说,大会的主题具有全球意义,在对未来发展、人与自然关系的引领上站到了制高点,成为各缔约国的共识,标志着人类社会进入生态文明新时代。

  “绿色、智慧、节约、安全”

  COP15会议筹备工作是个庞大的系统工程,自从被确定为COP15的举办地以来,尽管面临着疫情带来的不确定性,云南始终精心做好筹备工作。

  伊丽莎白·穆雷玛表示,云南为筹备COP15做了大量卓有成效的工作,场馆布局清晰明确,设施设备让人印象深刻,充足的办会经验、专业的技术保障和顺畅的沟通协调始终贯穿于整个筹备工作。

  这是2019年10月21日拍摄的昆明滇池(无人机照片)。新华社记者 胡超 摄

  昆明的宝丰半岛湿地是COP15生物多样性室外展览展示项目之一。负责该项目建设的中机国际工程设计研究院西南分院常务副院长卢春霞介绍,宝丰半岛湿地建设内容包括云南本土植物群落营建、土著特有鱼类复育、本土禽类招引等,通过生态修复形成“水生-湿生-陆生”复合生态带,达到恢复和保护滇池湖滨生物多样性、营造生物物种库的总体目标。

  记者近日在宝丰半岛湿地的观鸟廊看到,不时有白鹭飞到湿地水塘觅食,飞鸟、湿地与远处的湖泊,构成一幅优美恬静的自然画卷。昆明市官渡区水务局湖滨湿地管理中心负责人牛永刚介绍,湿地栽种了大果枣、野柿子等本土果木品种,还投放了金线鲃等滇池土著鱼种。

  7月1日拍摄的滇池湿地一景(无人机照片)。新华社记者 胡超 摄

  “种植果木、投放小鱼小虾,可以吸引鸟类前来觅食。”牛永刚说,项目建成后,将营造出昆明大观楼长联中所描绘的“四围香稻、万顷晴沙、九夏芙蓉、三春杨柳”滇池盛景。

  “绿色、智慧、节约、安全,这是我们筹备大会的宗旨。”COP15云南省筹备工作领导小组办公室常务副主任崔质涛说,特别是绿色办会将成为一大亮点,目前已研究制定大会的碳中和方案。

  黑颈鹤在云南省昭通市大山包大海子湿地嬉戏(2月24日摄)。新华社记者 胡超 摄

  “大会将不提供纸杯等一次性用品,每位参会人员都有一个写着自己名字的玻璃杯,会议材料也将尽量无纸化,代表也要做到绿色出行。”崔质涛说,大会结束后将邀请国际第三方机构对会议的碳排放进行评估,争取实现碳中和。

  据介绍,大会的会场区域已实现5G信号全覆盖,实现用大数据、信息化等智能手段服务大会。岳修虎说,疫情防控方面也做了周密安排,确保安全。

  6月13日在云南省玉溪市易门县十街乡拍摄的象群(无人机照片)。新华社发

  这是1月6日早晨拍摄的位于云南省哀牢山南部的哈尼梯田。新华社记者 王冠森 摄

  市民在昆明市草海大坝观赏红嘴鸥(资料照片)。新华社记者 江文耀 摄

  这是香格里拉滇金丝猴国家公园里的滇金丝猴(资料照片)。新华社记者 王长山 摄

新闻来源:央视新闻

暴雨蓝色预警继续发布:北京等地部分地区有大到暴雨

  中新网7月5日电 据中央气象台网站消息,中央气象台7月5日06时继续发布暴雨蓝色预警:预计,7月5日08时至6日08时,内蒙古中部、河北北部、北京西部和北部、四川南部、重庆中东部、贵州北部、云南东北部、湖北北部和西南部、河南东南部、安徽中北部、江苏中部等地部分地区有大到暴雨,其中,湖北西南部、重庆东北部等地局地有大暴雨(100~150毫米)。上述部分地区伴有短时强降水(最大小时降雨量30~50毫米,局地可超过60毫米),局地有雷暴大风或冰雹等强对流天气。

  防御指南:

  1、建议政府及相关部门按照职责做好防御暴雨应急工作;

  2、切断有危险地带的室外电源,暂停户外作业;

  3、做好城市、农田的排涝,注意防范可能引发的山洪、滑坡、泥石流等灾害。

新闻来源:央视新闻

“五美”乡村 “赣”出精彩——乡村振兴看江西

  晨光熹微 醒来的乡野舒展筋骨

  日出而作 勤劳的农人揩净汗水

  晚霞满天 日落而息的乡村别有风味

  赣鄱大地

  广袤田野

  乡村面貌焕然一新

  2020年 江西新建高标准农田302万亩

  粮食总产432.8亿斤

  设施蔬菜面积新增36.75万亩

  科技不断为农业赋能

  江西农业生产机械化水平稳步提升

  截至2020年 主要农作物综合机械化率达75.9%

  希望的田野

  积蓄着乡村振兴的无限动能

  2020年 江西农村人居环境整治三年行动目标基本实现

  “厕所革命”三年攻坚任务超额完成

  在这里

  看得见山

  望得见水

  留得住乡愁

  2018年底 江西选取19个县(市、区)

  开展新时代文明实践中心试点工作

  截至2020年7月

  19个试点县(市、区)已全部建成新时代文明实践中心

  基本实现县、乡、村三级全覆盖

  让身边人说身边事

  用百姓话说百姓事

  既富口袋 又富脑袋

  生活因文化更美好

  集民智 汇民力

  乡村治理效能持续加强

  “田秀才” “土专家” “农创客”

  新农人如雨后春笋般涌现

  新技术 新思维 新理念

  让他们成为江西建设新时代“五美”乡村进程中靓丽的色彩

  农业有干头

  农村有看头

  农民有奔头

  乡村振兴的美好画卷已徐徐展开

新闻来源:央视新闻

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