11月5日（星期二）消息，國外知名科學(xué)網(wǎng)站的主要內(nèi)容如下：

《科學(xué)》網(wǎng)站（www.science.org）

科學(xué)家提出一種“自然法則”：地球上的一切都在進化

一些科學(xué)家認(rèn)為，達爾文的進化論還不夠宏大。他們提出，隨著時間的推移，地球上的一切——不僅是生物——都在變得越來越豐富和復(fù)雜。

在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表的一篇論文中，美國卡內(nèi)基科學(xué)研究所的一個研究團隊提出了一種“自然法則”，這種法則拓寬了進化的概念，不僅增加了生命的復(fù)雜性，還提高了礦物學(xué)、化學(xué)和恒星內(nèi)部運作系統(tǒng)的復(fù)雜性。研究人員強調(diào)，這是“一個解釋物理系統(tǒng)進化的框架，包括但不限于生物學(xué)。”

簡單來說，這篇論文描述了由不同交互組件組成的系統(tǒng)，當(dāng)被置于允許某些配置比其他配置更持久的環(huán)境中時，系統(tǒng)將不可避免地走向“增加功能信息”的狀態(tài)。也就是說，隨著時間的推移，一個系統(tǒng)將變得更加多樣化和復(fù)雜，通過自然選擇，豐富其生存所需的功能。生物進化中，DNA突變創(chuàng)造了通過繁殖和自然選擇得以持續(xù)存在的結(jié)構(gòu)，這僅是這一更廣泛規(guī)律的一個子集。

一些科學(xué)家接受這一想法，但不確定它是否會成為一個新的自然法則。另一些科學(xué)家表示，這一理論難以提出可以檢驗的假設(shè)。

《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com）

1、人工合成基因如何模仿細(xì)胞構(gòu)建組織和結(jié)構(gòu)

美國加州大學(xué)洛杉磯分校和意大利羅馬大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種合成基因，其功能與活細(xì)胞中的基因相似。

這種合成基因可以通過級聯(lián)序列在細(xì)胞內(nèi)逐步構(gòu)建自組裝結(jié)構(gòu)。這種方法類似于使用模塊化單元來組裝家具。這一研究成果提供了一條途徑，即使用一套簡單的構(gòu)建模塊，通過編程制造復(fù)雜的生物分子材料，如DNA瓦片（DNA Tiles）中的納米管。相同的組件也可以通過編程來分解不同材料的結(jié)構(gòu)。

該研究成果最近發(fā)表在《自然通訊》（ Nature Communications）雜志上。

在研究中，研究人員使用了一些合成DNA鏈組成的DNA瓦片作為構(gòu)建塊。他們制造了一種包含數(shù)百萬個DNA瓦片的溶液，這些DNA瓦片通過相互作用形成微米級的管狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)只有在存在特定RNA分子的情況下才能形成，RNA分子起到觸發(fā)作用。不同的RNA觸發(fā)分子也可以誘導(dǎo)這些結(jié)構(gòu)的分解。他們編程了不同的合成基因，在特定的時間產(chǎn)生RNA觸發(fā)器，這樣DNA結(jié)構(gòu)的形成和溶解就可以精確地定時。

通過將這些基因連接在一起，他們創(chuàng)造了一個合成的基因級聯(lián)，類似于果蠅的基因級聯(lián)，不僅可以控制特定DNA結(jié)構(gòu)的形成或溶解時間，還可以控制其特定時間內(nèi)的組成特性。

研究人員強調(diào)，這一方法并不局限于DNA結(jié)構(gòu)，它可以擴展到依賴于生化信號時間的其它材料和系統(tǒng)。通過協(xié)調(diào)這些信號，可以為相同組件分配不同的功能，從而創(chuàng)造出自發(fā)進化的材料。這一方法為合成生物學(xué)帶來了令人興奮的進展，并為醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)的新應(yīng)用鋪平了道路。

2、研究發(fā)現(xiàn)PM2.5中的一種成分損害兒童的學(xué)習(xí)和記憶能力

美國南加州大學(xué)一項涉及8500名美國兒童的新研究表明，一種主要由農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的空氣污染物與9歲至10歲兒童的學(xué)習(xí)和記憶表現(xiàn)不佳有關(guān)。

硝酸銨是細(xì)顆粒物（PM2.5）空氣污染的特定成分，也與成人患阿爾茨海默氏癥和癡呆癥的風(fēng)險有關(guān)。當(dāng)農(nóng)業(yè)活動和化石燃料燃燒分別產(chǎn)生的氨氣和硝酸在大氣中發(fā)生反應(yīng)時，就會形成硝酸銨。

PM2.5是空氣質(zhì)量的一個關(guān)鍵指標(biāo)，它是灰塵、煤煙、有機化合物和金屬的混合物，顆粒大小在直徑2.5微米以下。PM2.5可以深入肺部，進入血液，繞過血腦屏障，造成嚴(yán)重的健康問題?；剂先紵荘M2.5的最大來源之一，尤其是在城市地區(qū)，但野火、農(nóng)業(yè)、海洋氣溶膠和化學(xué)反應(yīng)等來源也很重要。

在這項研究中，研究人員使用了特殊的統(tǒng)計技術(shù)來研究PM2.5中的15種化學(xué)成分及其來源，發(fā)現(xiàn)PM2.5中的硝酸銨（通常是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的）成為主要嫌疑對象。

研究人員表示，無論是單獨檢驗還是與其他污染物共同檢驗，最突出的發(fā)現(xiàn)是硝酸銨顆粒與較差的學(xué)習(xí)和記憶能力有關(guān)。這表明整體PM2.5是一回事，但對認(rèn)知影響而言，關(guān)鍵在于暴露于硝酸銨的混合效應(yīng)。

研究人員計劃在下一個項目中研究這些混合物及其來源如何影響兒童和青少年發(fā)育過程中大腦表型的個體差異。該研究結(jié)果發(fā)表在《環(huán)境與健康展望》（Environmental Health Perspectives）雜志上。

《賽特科技日報》網(wǎng)站（https://scitechdaily.com）

1、打破愛丁頓極限：超大質(zhì)量黑洞吞噬速度比預(yù)期快40倍

超大質(zhì)量黑洞位于大多數(shù)星系的中心，通過現(xiàn)代望遠鏡觀測，它們?nèi)蕴幱谟钪鏆v史的早期階段。了解這些黑洞如何迅速變得如此巨大一直是一個重大挑戰(zhàn)。然而，天文學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一個低質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞，在宇宙大爆炸后15億年內(nèi)迅速吞噬周圍物質(zhì)，為早期宇宙中黑洞快速增長的機制提供了新的線索。

這個黑洞被命名為LID-568，是由一個國際天文學(xué)家團隊發(fā)現(xiàn)的。利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），該研究小組研究了從錢德拉X射線天文臺（CXO）的宇宙遺產(chǎn)調(diào)查中選擇的一組星系。盡管這些星系在X射線下非常明亮，但在可見光和近紅外光下依然不可見。憑借JWST出色的紅外靈敏度，天文學(xué)家得以探測到這些星系發(fā)出的微弱輻射，包括新發(fā)現(xiàn)的LID-568。

研究小組驚人地發(fā)現(xiàn)，LID-568似乎以其愛丁頓極限的40倍速度吞噬物質(zhì)。愛丁頓極限描述了黑洞所能達到的最大亮度及其吸收物質(zhì)的速度，使得向內(nèi)的引力與被壓縮物質(zhì)的熱量所產(chǎn)生的向外壓力保持平衡。當(dāng)研究小組發(fā)現(xiàn)LID-568的光度遠高于理論可能值時，他們意識到數(shù)據(jù)中存在一些值得注意的現(xiàn)象。

這些結(jié)果為超大質(zhì)量黑洞從較小的黑洞“種子”形成提供了新的見解。目前的理論認(rèn)為，超大質(zhì)量黑洞要么來自宇宙第一批恒星的死亡（輕種子），要么來自氣體云的直接坍縮（重種子）。這些理論迄今仍缺乏觀測證據(jù)的支持。研究人員強調(diào)，超級愛丁頓吸積黑洞的發(fā)現(xiàn)表明，無論黑洞是來自輕還是重的種子，質(zhì)量增長的很大一部分都可能發(fā)生在一次快速進食的過程中。

LID-568的發(fā)現(xiàn)也表明，黑洞有可能超過它的愛丁頓極限，為天文學(xué)家提供了首次研究這種情況發(fā)生的機會。在LID-568中觀察到的強大的流出物可能是極端吸積產(chǎn)生的多余能量的釋放閥，防止系統(tǒng)變得過于不穩(wěn)定。為了進一步研究其中的機制，研究小組正計劃用JWST進行后續(xù)觀測。

2、點燃核能源的未來：硼的驚人力量

鎢是托卡馬克核聚變反應(yīng)堆的首選材料，但濺射會冷卻等離子體，導(dǎo)致核聚變難以維持，這帶來了挑戰(zhàn)。

美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的研究人員現(xiàn)在有實驗證據(jù)表明，在托卡馬克聚變反應(yīng)堆中引入硼粉可以解決這個問題。硼在一定程度上保護反應(yīng)堆壁免受等離子體影響，并防止壁原子污染反應(yīng)堆。此外，PPPL研究人員開發(fā)的新計算機建模框架表明，硼粉可能只需從一個點施用。這些發(fā)現(xiàn)和新的建模方法最近在亞特蘭大舉行的第66屆美國物理學(xué)會等離子體物理部年會上進行了展示。

研究人員正在研究硼注入系統(tǒng)，最終目標(biāo)是在“國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”組織的反應(yīng)堆規(guī)模的托卡馬克上使用它。注入系統(tǒng)非常適合這項任務(wù)，因為它可以在機器運行時添加硼。它還可以精確控制和限制硼的注入量。沉積的硼層可以保留放射性元素氚，而ITER托卡馬克必須盡量減少這種元素以符合核安全要求。

另一個單獨的項目為美國通用原子公司DIII-D實驗裝置DIII-D托卡馬克的硼注入系統(tǒng)創(chuàng)建了一個計算機建?？蚣?。該框架表明，僅從一個位置噴灑硼粉可以在模擬領(lǐng)域中考慮的反應(yīng)器組件上提供足夠均勻的硼分布。

研究人員結(jié)合三種不同的計算機模型創(chuàng)建了一個新的框架和工作流程。其中一個模型模擬等離子體的行為，另一個模型顯示硼粉粒子在等離子體中的移動和蒸發(fā)，第三個模型檢查硼粒子如何與托卡馬克壁相互作用，包括其粘附、磨損和與其他材料混合的過程。（劉春）