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世界最大同根系树林濒临死亡

[转贴自:科技日报    点击数:1721    更新时间:2018年10月30日]

    科技日报北京10月28日电 (记者刘霞)据美国趣味科学网站近日报道,发表在美国《科学公共图书馆·综合》杂志的一篇最新论文称,世界上最大的生物之一——美国犹他州的一片同根系树林正被鹿慢慢蚕食,约80%处于危险状态。

   这片名为“潘多”的颤杨群也被称为“颤抖的巨人”,位于鱼湖国家森林公园内,重约590万千克,占地约0.42平方千米,由一个地下无性繁殖根系上长出的4.7万株基因一模一样的树干组成,可能已生存了数千年。

   在新研究中,研究人员衡量了树林不同部位的健康状况,例如统计活树与死树以及新长出树干的数量,并追踪啃树动物的排泄物。他们发现,衡量树林健康状况最有分量的指标——新芽能否存活的最大障碍是骡鹿。论文第一作者、美国西部颤杨联盟负责人保罗·罗杰斯教授说,在过去几十年里,骡鹿和牛一直在吃掉从树下母根发芽的所有新树干。

   罗杰斯团队还对该地区72年来的航拍照片进行了比对,发现这片树林日益稀疏。他说,1939年时,树冠连成一片,但从上世纪70年代开始,“可以看到树与树之间有很大空隙”。这表明,老树渐渐枯死,而新树没有长出来填补空缺。

   研究人员称,造成这一问题的部分原因在于,这一区域的“玩家”(如骡鹿等)在此没有天敌。20世纪初,人类杀死了它们的大多数天敌,比如狼和灰熊。现在,“潘多”的大部分地面被用于休闲活动,比如野营等,动物受到保护不得猎杀。

   罗杰斯说,当然,“颤抖的巨人”有一部分生长得繁盛兴旺,这块地区在2013年左右被圈起来,5年内平均每英亩长出了数千株高约3.6米到4.5米的树木,围栏似乎在起作用。

   罗杰斯还指出:“我们需要帮助控制这些动物——无论是鹿还是牛,让‘潘多’喘口气以便复原。我们可以采取的办法包括限制牛或鹿的数量;用围栏阻止它们接近‘潘多’等。需要保护的不仅是树,还包括依赖这些树的动植物。”

土壤修复:微生物肥料“四两拨千斤”

     科技日报讯 (记者马爱平)“目前,我国人均耕地面积仅为世界平均水平的40%左右,人多地少的国情,使我国的农业生产一直维持高投入、高产出模式,耕地长期高强度、超负荷利用,造成耕地质量下降。随之而来的就是农产品产量减少、品质降低,并且污染物超标的土壤中出产的农产品还存在严重的食品安全隐患。”18日,在“农业科技直通车”2017土壤健康与新型肥料技术成果交流大会投融资对接会上,中国热带农业科学院南亚热带作物研究所所长徐明岗说。

    为了提升耕地质量,农业部从2005年开始实施测土配方施肥工程,已推广测土配方面积10亿亩以上,累计投入资金92亿元;2016年5月,国务院正式发布《土壤污染防治行动计划》,业内将其称之为“土十条”,正式吹响了土壤修复治理的号角。

    徐明岗说,这证明了政府对耕地质量保护和改良的重视,也足以证明当前我国耕地保护的紧迫程度。但是,我国土壤修复行业的产值占环保产业总产值的比重仅为0.5%,而其中仅有7.1%的比重用于修复耕地,土壤修复工程仍任重道远。

    土壤修复有哪些新技术、好方法?中国科学院南京土壤研究所研究员施卫明说,“减肥增效”中微生物肥料以其四两拨千斤的作用,受到种植户的欢迎,微生物肥料也得以快速发展。

    据统计,目前我国微生物企业有1200多家,微生物肥料已经成为生物产业和生物经济的重要组成部分。

“光结构”让水随环境变化自由变色

     科技日报东京9月8日电 (记者陈超)日本理化学研究所、东京大学和物质材料研究机构的联合小组最近开发出一种新型“动态光结构”,通过对水中含有的微量氧化钛纳米片进行数百纳米为周期的规整排列,使水在没有改变成分的情况下可根据环境变化瞬时改变颜色。

     “光结构”是指材料具有与可见光波长同等周期结构,并根据周期长短选择性地反射相应波长的光,从而呈现出各种鲜艳的“结构色”。“光结构”对操纵光的提取、封闭和传播等非常有用,科学家们对此进行了大量研究。但是,获得“光结构”并非易事,即使利用最新的纳米技术也难以制作,因此通常的“光结构”是由无机结晶和有机聚合物等硬质材料构成。

      在自然界中,有些生物能巧妙地利用流动性物质构成“动态光结构”,比如琉璃雀鲷和霓虹灯鱼等鱼类,它们可以自由控制体色。而用流动性的人工材料制作“动态光结构”,使材料根据环境变化瞬间变色,却极其困难,因为秩序性和流动性是一对相反的状态。

      此次日本研究人员使用氧化钛纳米片进行“光结构”的开发。氧化钛纳米片厚度为0.75纳米,横幅为数微米,是具有极大轴比的二维无机物质,具有高折射率和磁场定向性等独特性质。由于纳米片带有较大负电荷,彼此之间具有强静电排斥力,可以让纳米片在水中分散后形成具有一定间隔的层状周期结构。但纳米片的间隔最大为50纳米,难以作为“光结构”利用。为此,研究小组开发出扩大纳米片间隔的新方法,让水中分散的微量氧化钛纳米片以数百纳米为周期有规律排列,成功获得了随环境变化瞬时变换结构色的“流动性光结构”。

      该成果对胶体科学、自下而上的纳米技术以及超材料的开发具有指导意义。研究论文在线发表于《自然·通信》杂志上。

美国“朱诺”探测器进入木星磁层

   新华社洛杉矶6月30日电 (记者郭爽)美国航天局30日宣布,2011年8月发射升空的“朱诺”木星探测器已进入木星磁层,按照预期将于7月4日进入绕木星运行轨道。美国航天局发表声明说,“朱诺”木星探测器此前一直在行星际太阳风主导的环境中穿行。几天前,其搭载的科学仪器探测到了“朱诺”周围的粒子和磁场变化,显示“朱诺”已进入低密度的木星磁层环境。

    据介绍,历经5年飞行后,“朱诺”木星探测器目前正从木星北极方向靠近木星。通过实施制动程序,“朱诺”将按照预定时间于7月4日进入绕木星运行轨道,开始探索木星和太阳系形成之谜。美国哈勃太空望远镜拍摄到的最新木星图片显示,木星“展示”出绚丽的蓝色极光,发生极光区域的直径比地球直径还要大。科学家称,这似乎是木星正在“举行焰火派对”欢迎“朱诺”光临。

    木星是太阳系内体积和质量最大、自转最快的一颗气态行星,成分和太阳极其相似。科学家认为,木星是太阳系最古老的行星,在太阳形成后就已诞生,通过研究木星可以追溯太阳系历史的源头。

   “朱诺”上装有9台探测设备,包括一部广角彩色摄像机,可以向地球发回彩色图像。抵达木星轨道后,“朱诺”将于20个月内绕木星运行37圈,用搭载设备探测木星内部结构、大气成分、大气对流状况和磁场等,所获得的信息将通过高增益天线发回地球。在“朱诺”之前,美国曾于1989年发射过专门探测木星的“伽利略”号探测器,获得了大量有关木星的探测数据。“伽利略”号已于2003年9月按程序坠毁在木星上。

晚期肾癌治疗靶向找到 患者有望接受更加精准化的治疗

    科技日报讯 (汪玉成 王根华 记者唐先武)如果把传统的放化疗比作“万箭齐发、狂轰滥炸”,那么靶向治疗即为“精确制导、定点清除”。晚期肾癌患者希望实施靶向治疗,却一直缺乏标志物而“无靶可打”。第二军医大学长征医院泌尿外科王林辉课题组与东方肝胆外科医院生物信号转导实验室主任王红阳院士研究组合作,发现了一条介导肾癌靶向药物耐药形成的新型长链非编码RNA,可作为预测靶向药物治疗疗效的分子标志物和逆转靶向药物耐药的干预靶点,使晚期肾癌患者接受更加精准化、个性化的治疗成为可能。5月11日,这一研究成果发表在国际权威学术期刊《肿瘤细胞》上。

    长链非编码RNA最初被认为是DNA转录过程中的一种“噪音”,不具有生物学功能。然而,近年来的研究表明其具有举足轻重的调节作用。联合研究团队将目光聚焦到长链非编码RNA,在肾癌组织和血浆中发现了一条新型的长链非编码RNA,并将其命名为lncARSR。研究发现,不同肾癌患者体内lncARSR含量不同,含量较低者的靶向药物舒尼替尼治疗效果较好,反之则疗效欠佳。据此,研究组提出将lncARSR作为预测肾癌患者舒尼替尼治疗疗效的组织学和血清学标志物。进一步研究发现,通过使用靶向抑制AXL和c-MET小分子药物,能恢复耐药性肾癌对舒尼替尼的敏感性,可作为逆转肾癌舒尼替尼耐药的治疗新策略,并已经在动物实验中得到了印证。

纳米孔测序技术结合元基因组分析 新法可快速检测埃博拉病毒

 [导读] 美国研究人员近日完成的一项原则证明性研究称,基于DNA排序的实时血液检测,可迅速对埃博拉出血热、基孔肯雅热等危重传染病进行诊断。
纳米孔测序技术结合元基因组分析

新法可快速检测埃博拉病毒

    科技日报北京9月30日电 (记者刘岁晗)美国研究人员近日完成的一项原则证明性研究称,基于DNA排序的实时血液检测,可迅速对埃博拉出血热、基孔肯雅热等危重传染病进行诊断。研究人员表示这项检测未来有望用于实验场地和医疗设施缺乏的地区。

    大多数商用或科研用基因诊断是以特定的病原体为目标。但美国加州大学旧金山分校检验医学副教授查尔斯·邱(音译)领导的研究团队开发出的新检测技术,则不要求预先识别出嫌疑病原体。这种在临床所有DNA样本中不知道哪种是正在被拿来检测的公正无预判的分析手段,被称为元基因组分析法,已用于对埃博拉病毒的检测。

    去年,运用这种方法,该研究团队检测了一名来自威斯康星州患有严重脑炎的男孩脊髓液中的所有DNA样本,诊断出了一种罕见的病毒,在医学界引起了强烈反响。但当时诊断费时两天。此次,研究团队对两位来自非洲的埃博拉患者储存血液样本中的遗传指纹进行检测。整个诊断过程持续五小时,而DNA测序本身才花费了10分钟。在本次检测中,研究人员开发了可在笔记本上使用的分析和可视化软件,并利用了新兴的DNA测序技术——纳米孔测序技术来辅助实验,大大提高了获取实验结果的速度。

    纳米孔测序技术是DNA第四代最先进的测序技术。该技术通过测量对不同核酸通过纳米孔时对电流产生的微弱扰动差异,来识别不同碱基。纳米孔测序装置不仅体积小,携带方便,还可以实时、直接生成实验数据,使基因测序过程变得迅速了许多。研究团队还检测了波多黎各正在暴发的基孔肯雅热的致病病毒。他们从一位并未表现出任何症状的当地献血者的血液样本中迅速检测到了基孔肯雅病毒,该献血者最终报告发烧并伴有关节疼痛。

    查尔斯·邱指出,将纳米孔测序技术运用于实时元基因组检测病原体的方法,将为传染病诊断带来根本上的改变。

    新研究9月29日发表在《基因组医学》杂志官网上。

IBM研发首台由电子血液驱动的计算机原型

Patrick Ruch博士运行IBM实验室中的计算机原型系统

  IBM公司声称它正在向大自然学习,建造像我们的大脑一样由液体驱动和降温的计算机。人类大脑将惊人的计算能量装入一个狭窄的空间,并且只使用了20瓦特的能量,这也是IBM公司渴望获得的效率。IBM公司最新的氧化还原流电池系统会抽取一种电解质“血液”通过一台计算机,将能量带入并将热量带出。

  本周Patrick Ruch博士和Bruno Michel博士在苏黎世实验室中展示了这台最基础的计算机模型。他们希望到2060年,现在占据半个足球场的计算机将来能安放在你的桌子上。Michel说道:“我们想要将超级计算机装入到一个糖盒中。人类大脑的密集度和有效性超过目前任何计算机的千倍。那或许是因为它只使用一个极其高效的毛细血管网络,而且血管能同时传递热量和能量。”

IBM公司的计算机模型使用液体传递能量和转移热量

  迄今为止IBM公司最聪明的计算机是沃森,它因为打败了美国电视智力竞赛的两位冠军而闻名于世。这一胜利被称为认知计算领域中计算机超越人类的标志性事件。但是Michel称这种竞赛是不公平的。两位冠军的大脑只以20瓦的能量运行,而沃森却需要85000瓦。IBM公司相信,能效将取代计算能力成为下一代电脑芯片的基本原则。我们目前的2D硅芯片正接近于物理极限,它们无法在不过热的前提下进一步缩小。

  对于IBM来说想要真正重现大脑的奇迹,它就必须实现三个进化步骤,同时使用液体驱动和降温。就像血液能够同时输送糖分和带走热量一样,IBM公司正在寻找一种能够执行多重任务的液体。在他们目前的实验室所使用的类似于简单电池的测试系统中,钒是最佳的执行者。氧化还原流电池远不是一种新技术,而且也不是特别复杂。但是IBM公司是第一个决定将这种电子血液作为未来计算机食物的公司,IBM还将在未来的数十年里对它进行优化。(过客/编译)

我国刷新脉冲磁场最高强度纪录 闯入90特斯拉大关

科技日报讯 近日,依托华中科技大学建设的国家脉冲强磁场科学中心(筹)自行研制的脉冲磁体,成功实现了90.6特斯拉的峰值磁场,再次刷新我国脉冲磁场最高强度纪录,使我国成为继美、德后,第三个闯入90特斯拉大关的国家。

    中国工程院院士、华中科技大学教授潘垣介绍,磁现象是物质的基本现象之一。当物质处在磁场中,其内部结构可能发生改变,产生新成果。强磁场与极低温、超高压一样,被列为现代科学实验最重要的极端条件之一。它可分为稳态强磁场和脉冲强磁场两大类,其对应的发生装置又分为稳态强磁场装置和脉冲强磁场装置。有资料显示,自1913年以来,世界上有19项与强磁场有关的成果获得诺贝尔奖;仅近30年来,就有8项与此有关的成果获得诺贝尔奖,如量子霍尔效应、分数量子霍尔效应、磁共振成像等。

    据国家脉冲强磁场科学中心(筹)主任李亮介绍,产生90.6特斯拉磁场强度的磁体、电源、控制系统等全套装置均为中心自主开发研制。脉冲磁体是产生高强磁场最重要的部件,电流和磁场相互作用在瞬间所产生的强大电动力和急剧温升,是限制磁场强度提高的两大主要因素。与美国、德国90特斯拉级脉冲磁体都采用昂贵的高强高导材料相比,我国磁体制造成本还不到他们同类磁体的1/10。

    据称,为实现90特斯拉以上的磁场强度,美国洛斯—阿拉莫斯强磁场实验室用了20年,德国德累斯顿强磁场实验室用了10年,而我国仅用5年就实现了这一水平。(记者刘志伟 通讯员程远)

日本成功发射第四艘“鹳”号无人货运飞船

新华社东京8月4日电(记者蓝建中)日本宇宙航空研究开发机构和三菱重工业公司4日4时48分(北京时间3时48分)在鹿儿岛县种子岛宇宙中心用H2B火箭发射“鹳”号无人货运飞船,用于向国际空间站运送各类补给和科研物资。

    飞船在发射约15分钟后与火箭实现分离,顺利进入预定轨道,发射获得成功。飞船预计9日抵达国际空间站,由宇航员用机械臂实现与国际空间站对接。约一个月之后,将搭载美国废弃的实验装置等离开国际空间站,返回地球大气层焚毁。

    这是第四艘“鹳”号无人货运飞船,搭载有约5.4吨物资,除供应宇航员的食物、饮用水和日用品之外,还搭载有能够用日语会话的小型人型机器人“KIROBO”、供日本宇航员若田光一拍摄彗星用的4K高清晰相机、首次设置到日本“希望”号实验舱的实验用冰柜、山梨大学提供的实验鼠精子以及4颗超小型卫星等。

    “鹳”号是日本开发的向国际空间站运送各类物资的无人货运飞船,全长约10米,直径约4.4米,呈圆筒状,最多能运载6吨物资。日本预计在2016年前共发射7艘“鹳”号无人货运飞船。

    山梨大学7月11日宣布,该校与宇宙航空研究开发机构的联合研究小组将开展一项实验,在国际空间站内长期保存实验鼠精子,以调查太空放射线对于哺乳动物生殖的影响。这些实验鼠精子搭载“鹳”号无人货运飞船升空后,将在国际空间站内冷冻保存约半年至两年时间,并逐次回收到地面。研究人员在调查实验鼠精子DNA的损伤情况后,将与卵子进行人工授精,产下“太空实验鼠”,然后调查其健康状态和寿命,以弄清太空放射线对哺乳动物下一代的影响。

    此外,越南国家卫星中心的一颗边长约10厘米、重约1公斤的超小型卫星“PicoDragon”号与美国国家航空航天局选出的3颗超小型卫星一起,被运往国际空间站,10月后从日本的“希望”号实验舱释放出来。届时,“PicoDragon”号将利用相机拍摄地球,同时供业余无线电爱好者开展通信实验。

    这是H2B火箭连续4次发射成功,如果加上H2A火箭,是连续20次发射成功。H2B火箭是在对H2A火箭进行改造后研制成功的,推力更加强大。这也是宇宙航空研究开发机构将发射业务移交给三菱重工业公司以来首次发射H2B火箭。


 
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