科技要闻

2011-10-17 16:58
科技传播 2011年23期
关键词:研究

联合国报告描绘出“被恣意放纵”的全球气候状况

忽视减排、放任气候变化的后果也许是,南亚、东南亚暴雨加剧,非洲大陆更加干旱,马尔代夫和孟加拉国出现大规模人口迁移,加勒比海地区常见的超强飓风光临地中海……

南非德班气候变化大会在即,一份由联合国政府间气候变化专门委员会撰写的报告提前出台,描绘出“被恣意放纵”的全球气候状况。

作最坏预测

报告定于11月18日正式出台,部分内容为媒体提前获得。这份报告以放任温室气体排放、不采取任何减排措施为假设,以科学预测模型为推算工具,预判全球气候变化的走向和可能出现的极端气候。报告将递交11月28日至12月9日在南非德班举行的《联合国气候变化框架公约》第17次缔约方会议参考。

报告最重要的推算结论是,假设不减排,2100年全球平均气温将较工业革命前上升4摄氏度至5摄氏度。由于陆地相比海水更聚热,某些大陆的气温升幅将在6摄氏度以上。先前几次联合国气候变化大会确认,全球目标是在本世纪内将气温升幅控制在与工业革命前相比不超过2摄氏度。

德国基尔大学气候科学家莫吉布·拉蒂夫是报告撰写者之一。在他看来,气候变化的最大受害者是不发达国家,“穷国会特别受打击”。

恐更加极端

相比联合国政府间气候变化专门委员会在丹麦哥本哈根气候变化大会上提交的报告,这份“处理极端事件和灾害风险以加速气候变化调整特别报告”更加侧重于“放任”的危害性。

危害性包括,极端气候会更加频繁出现;政府、保险业和商业会蒙受更大损失;人类、特别是不发达地区民众需要承受更多苦难。例如,南亚和东南亚会出现更具破坏力的暴雨天气,南部欧洲会遭受持续热浪侵袭。

“德国东部和南部可能出现高至50摄氏度的极端炎热气候,德国北部可能出现超过30摄氏度的情形,”拉蒂夫说。这样的极端气候更易形成暴雨甚至龙卷风。“而在地中海地区,可能会出现前所未有的飓风,像如今加勒比海地区经常遭受的那样,”拉蒂夫说。

需最多付出

如今,稍大规模的气候灾害动辄耗费资金数以十亿计美元,一场洪水甚至可拉低一个国家经济增长中的数个百分点。以巴基斯坦去年的洪灾为例,经济学家判断巴基斯坦需以数年时间为代价寻求经济恢复。

更严重的推测是,气候变化可能使一些贫瘠地区更加贫瘠,触发人口大规模迁移,例如孟加拉国和马尔代夫。报告判断,如果不减排,孟加拉国会更加炎热,而马尔代夫会受到海平面上升的威胁。

“马尔代夫人现在已经开始找出路,”拉蒂夫说,“如果我们放任气候变暖而不加控制,大面积人口迁移极有可能发生。”拉蒂夫说,2010年全球碳排放创下新纪录,成为有计算以来排放最多的一年。“这相当疯狂:本该发生的没有发生,不该发生的恰恰发生了。”

《宁波日报》

中国“十一五”期间通过节能少排放二氧化碳14.6亿吨以上

国务院新闻办11月22日发布的《中国应对气候变化的政策与行动(2011)》白皮书说,中国完成了“十一五”规划提出的节能目标,2010年单位国内生产总值能耗比2005年累计下降19.1%,实现节能6.3亿吨标准煤,相当于少排放二氧化碳14.6亿吨以上。

白皮书显示,“十一五”期间中国以能源消费年均6.6%的增长支撑了国民经济年均11.2%的增速,能源消费弹性系数由“十五”时期(2001—2005年)的1.04下降到0.59,缓解了能源供需矛盾。

白皮书说,中国通过分解落实节能目标责任,建立了统计监测考核体系,对全国31个省级政府和千家重点企业节能目标完成情况和节能措施落实情况进行定期评价考核。2010年,全国18个重点地区开展节能减排专项督查,进行严格的目标责任考核和问责,促进了全国节能目标的实现。

同时,中国实施工业锅炉(窑炉)改造、热电联产、电机系统节能、余热余压利用等十大重点节能工程,开展千家企业节能行动,加强重点耗能企业节能管理,推动能源审计和能效对标活动。开展“车、船、路、港”千家企业低碳交通运输专项行动,大力发展城市公共交通。提高新建建筑强制性节能标准执行率,加快既有建筑节能改造,推动可再生能源在建筑中的应用,对政府机构办公用房进行节能改造。

白皮书指出,截至2010年底,全国城镇新建建筑设计阶段执行节能强制性标准的比例为99.5%,施工阶段执行节能强制性标准的比例为95.4%。“十一五”期间,累计建成节能建筑面积48.57亿平方米,共形成4600万吨标准煤的节能能力。开展零售业节能行动,限制生产、销售、使用塑料购物袋,抑制商品过度包装。

白皮书表示,“十一五”期间,中国发布三批共115项国家重点节能技术推广目录,在钢铁、建材、化工等行业重点推广7项节能技术。实施节能产品惠民工程,开展节能与新能源汽车示范推广工作,建立节能产品优先采购制度。“十一五”期间,纯低温余热发电、新型阴极铝电解槽、高压变频、稀土永磁电机、等离子无油点火等一大批高效节能技术得到普遍应用,高效照明产品市场占有率达67%,高效节能空调市场占有率达70%。

白皮书说,中国开展国家“城市矿产”示范基地建设,积极推进大宗工业固体废弃物综合利用,“十一五”期间,综合利用粉煤灰约10亿吨、煤矸石约11亿吨、冶炼渣约5亿吨。安排中央投资支持再制造产业化项目建设,截至2010年底,中国已形成汽车发动机、变速箱、转向机、发电机共25万台(套)的再制造能力。

中国积极利用合同能源管理、电力需求侧管理、节能自愿协议等市场机制推动节能。完善严寒和寒冷、夏热冬冷和夏热冬暖三个不同气候区居住建筑节能工程设计标准、公共建筑节能设计标准和建筑节能工程施工质量验收规范。

此外,中国加快推进能源价格形成机制改革,实施成品油税费改革,对高耗能行业实施差别电价,对超能耗产品实行惩罚性电价,推动供热计量收费。设立节能减排专项资金,稳妥推进资源税制改革,不断完善出口退税制度,调整车辆购置税政策,改革车船税。对高效、节能、低碳产品实施进口税收优惠政策。

新华网

美发现提高小鼠胰岛素敏感性新法

美国研究人员日前报告说,去除实验鼠体内的一种关键调控蛋白,可显著提高其对胰岛素的敏感性。这项研究为糖尿病治疗和药物研发提供了新途径。

美国加州大学圣迭戈分校的研究人员在美国《细胞》杂志网站上报告说,他们培育了体内脂肪细胞缺少核受体辅助抑制因子的小鼠,然后用促使小鼠肥胖并易患上糖尿病的食物喂养。

研究人员发现,这类小鼠对血糖升高的耐受性有显著提高,其肝脏、肌肉和脂肪对胰岛素的敏感性得到改善,体内的系统性炎症也有所减少。

胰岛素抵抗与慢性系统性炎症是Ⅱ型糖尿病的重要特征。胰岛素抵抗是指机体对胰岛素的敏感性降低,其利用胰岛素促进葡萄糖代谢的能力下降。

研究人员表示,核受体辅助抑制因子似乎能促进一种调节脂肪酸存储和血糖代谢的常见蛋白质PPAR-γ磷酸化,进而使这种蛋白质失去活性。去除小鼠的核受体辅助抑制因子后,PPAR-γ蛋白质就能保持活性,因而可以继续改善血糖代谢。

研究人员说,这意味着核受体辅助抑制因子可能是较好的Ⅱ型糖尿病药物靶点。

《科技日报》

首台实测性能超千万亿次计算机开始运营

我国首台实测性能超千万亿次的超级计算机曙光“星云”11月16日在国家超级计算深圳中心正式全面开通运行。该中心投入运行后,能大大缓解华南乃至东南亚地区高性能计算能力紧张的局面,在新能源开发、新材料研制、自然灾害预警分析、气象预报、地质勘探、工业仿真模拟等众多领域发挥重要作用。

“星云”由中国科学院计算技术研究所研制、曙光公司天津产业基地制造,完全实现国内自主研发。其系统峰值为每秒3000万亿次,实测最大浮点性能每秒1271万亿次,是我国第一台、世界第三台实测双精度浮点计算超过千万亿次的超级计算机,相当于20万台个人电脑运算能力的总和。在2010年5月发布的第35届全球超级计算机500强排名中名列世界第二;根据最新数据,目前“星云”排名为世界第四。此外,“星云”还是绿色超级计算机,每瓦能耗实测性能4.8亿次。

据曙光公司总裁历军介绍,“星云”是面向未来“云计算”环境设计的超级计算机系统,强调系统的均衡设计和资源动态调度能力,是我国新一代超级云计算中心建设的主力机种。“星云”落户深圳超算中心后被“一分为二”,一台侧重于高性能计算,一台侧重于云计算。

《科技日报》

三峡工程完成首个竣工专项验收

11月16日中国长江三峡集团公司表示,三峡工程坝区水土保持项目日前通过竣工验收。这是三峡工程竣工验收中的首个专项验收。

项目验收组在评估后认为,三峡坝区水土保持管理体系健全,实施了主体工程设计和水土保持方案确定的水土流失防治措施,开展了水土保持监测、监理工作,有效地控制和减少了工程建设中的水土流失。建成的水土保持设施质量合格,运行管理维护落实,符合水土保持设施竣工验收的条件,同意三峡工程水土保持设施(坝区)通过竣工验收。

据了解,本次验收是对三峡枢纽工程水土保持设施一、二、三期工程建设情况及运行质量的全面验收,也是三峡枢纽工程首次进行的整体专项验收。后续还将开展一系列专项验收工作。

三峡工程是世界上规模最大的水利枢纽工程。工程于1994年正式开工建设。除三峡升船机和地下电站正在建设外,主体工程已基本完工。

《科技日报》

非洲研究人员发现狒狒有助清除水浮莲

非洲大陆常见的大型猴科动物狒狒不时袭击游客、抢夺食物。但博茨瓦纳研究人员发现,“调皮捣蛋”的狒狒能帮助清除水浮莲,从而在维持河流生态平衡方面作出贡献。

博茨瓦纳野生动物和国家公园局生物学家古贡德拉·奈度日前在一次研讨会上说,该机构下属水生植物控制分队2000年在博茨瓦纳北部进行河流水生植物调查时发现,狒狒会食用对河流生态系统危害较大的水浮莲和槐叶萍。此后,他们对这一现象进行了长期观察。

据奈度介绍,此前一直没有记录显示狒狒食用水浮莲,可能正是由于狒狒和象甲虫等动物的“贡献”,使得博茨瓦纳北部河流的水生植物蔓延状况得到了很好控制。

上世纪80年代博茨瓦纳一些河流曾被列为水生植物重灾区。博政府曾引进一种象甲虫,用以遏制水生植物。

《科技日报》

美发现清除人体内衰老细胞或可延缓衰老进程

美国明尼苏达州梅奥诊所近日一项最新研究报告指出,清除人体内“不再工作”的衰老细胞可能会延缓衰老进程。

研究人员表示,通过介入治疗法可以清除体内衰老细胞或阻碍其产生负面影响,从而破坏衰老与心脏病、中风、癌症和痴呆等易患疾病之间的联系。报道称,这一发现有可能从根本上改变老年人慢性疾病的治疗方法。

研究发现,人体内不再进行分裂的衰老细胞会释放出有害物质损害邻近细胞并引发炎症,而随着年龄的增长,人体免疫系统清除这些衰老细胞的能力则会越来越弱。

利用这一发现,研究人员对一些小白鼠进行了基因改造,使其衰老细胞内含有一个特定分子。此后,研究人员又让小白鼠服下药物不断刺激这个分子,致使其不断生长最终刺穿细胞外膜,从而使衰老细胞自然死亡。研究结果发现,服用药物的小白鼠罹患衰老并发症的状况明显减少。

“小白鼠的试验结果令我很激动,这种疗法将来可能会应用到人体中去,”北卡罗来纳大学的医学专家说道。

目前,研究人员已将这一结果发表在科技期刊《自然》上。如果未来更多研究可以证明相关结论,那么科学家们将会着手研发杀死衰老细胞的药物,或者通过加快免疫系统清除衰老细胞,以阻止这些细胞引起炎症,最终达到延缓人类衰老进程的目的。

中国日报网

研究发现大肠杆菌有望带来无限生物燃料

生物柴油一直被誉为是减少我们对化石燃料的依赖的可能的解决办法。最近通过大肠杆菌进行的试验已经暗示,这种细菌可能是把植物成功转变成生物柴油的关键。

目前大部分采用生物柴油的车辆使用的都是经过再加工的食用油,这种原材料非常昂贵,而且也很稀缺,因此很难进行大规模商业生产。如果生物柴油想对现实生活产生不可磨灭的真正影响,它就必须直接起源于植物。斯坦福大学的研究人员现在表示,生产价格低廉的植物生物柴油的化学过程很快就会变成现实。

不过最近通过大肠杆菌进行的试验已经暗示,这种细菌可能是把植物成功转变成生物柴油的关键。利用植物生产切实可行的生物柴油是一个非常复杂的过程,迄今为止还没有用植物大规模生产这种燃料的可行方法。大肠杆菌能把植物糖分转变成脂肪酸衍生物,一种与肥皂类似的化学物质,也是一种行得通的燃料的好前体。但是科学家还不确定这种细菌是否具有可供大规模生产的足够的化学“能力”。

斯坦福大学的查坦-科奥斯拉教授进行了相关研究,他想看一看大肠杆菌在把糖转变成脂肪酸衍生物方面是否存在理论上的“限制”,例如这种细菌是否有能力释放出常规植物体内的燃料。据发表在《美国国家科学院院刊》上的报告,这个问题的答案显然是肯定的。科奥斯拉说:“好消息是大肠杆菌里制造脂肪酸的机制具有令人难以置信的超强能力。它能以极高的速度把糖转变成燃料。”

但是这一过程受到细菌的严密控制,因此我们需要更好地了解大肠杆菌的生物化学。科奥斯拉的科研组已经开始进行这方面的工作,并在实验室环境下隔离了产生脂肪酸的分子机制。他说:“我们想弄明白是什么限制了大肠杆菌处理糖的能力。我们正在询问的这个问题就像是什么限制我的本田汽车的速度达到每小时150英里(241.4公里)的问题。”

迄今为止,大肠杆菌限制脂肪酸产生的目的,显然是为了阻止这种物质对它们造成伤害。它采取的“防御措施”非常有效,但是研究人员已经开始研究如何能让这种细菌产生更多脂肪酸。如果研究取得成功,生物柴油将会突然从一个传奇转变成切实可行的商用燃料。科奥斯拉说:“它比任何其他生物燃料更接近于从沙特阿拉伯获得的桶装石油。”

新浪科技

天宫一号和神舟八号交会对接技术获15项国家专利

11月14日晚,天宫一号与神舟八号实现第二次交会对接。图为二次对接的视频截图。中新社发

11月22日,中国国家知识产权局局长田力普在此间为圆满完成中国载人航天首次交会对接任务的上海航天技术研究院颁发专利证书。

仪式上,由上海航天技术研究院申请的飞行器对接装置、空间对接缓冲机构试验台等15项专利获得国家知识产权局授予的专利证书。据悉,上海宇航系统工程研究所作为载人航天工程主要研制单位之一,承担了神舟八号推进舱、天宫一号资源舱以及对接机构的研制任务。

此前,“天宫一号”和“神舟八号”先后两次完成太空完美对接,使中国成为世界上第三个独立掌握载人航天器空间交会对接技术的国家,也标志着中国已突破并掌握了载人航天二期工程的关键技术,拥有完全自主知识产权,并将对中国载人航天事业发展产生重大而深远的影响。中国航天科技集团公司副总经理袁洁告诉记者,这意味着中国载人航天将以更加坚定、成熟的步伐迈向空间站时代。

据介绍,空间交会对接是载人航天最光辉的技术亮点之一,是指两个航天器在空间微重力环境下进行的轨道交会,如果没有两个飞行器之间的对接,人类就无法长期在太空行走活动,而完成对接任务主要依靠执行结构——对接机构。专利权代表人——上海航天技术研究院第805所所长高松涛表示,对接机构是实现空间交会对接任务的核心产品,也是实现后续空间站工程的基础。

据悉,对接机构整个系统非常复杂,包括4个子系统,由5个接发指令的控制器,18个用来执行指令产生动力的电机和电磁拖动机构,118个测量动作、位置、温度的传感器以及291个传递力齿轮、759个轴承组合,11000个紧固件和数以万计的导线和接插件等组成。

对接机构由中国航天科技集团公司上海航天技术研究院历时16年攻关研制成功,是中国航天史上最复杂的空间机电一体化产品,曾被俄罗斯和欧空局航天专家赞为,当今世界最高水平的对接机构试验设备。

高松涛说,科研人员突破了对接动力学仿真、对接锁、捕获锁等一批关键技术,创造性地建立了一套完整的世界一流对接机构地面实验系统,实现了零重力、高低温、真空等空间环境条件下的捕获、缓冲和分离实验,确保了空间交会对接任务一次成功,体现了中国空间对接技术的硬实力。

他表示,“十二五”期间,该所将紧密围绕承担的载人航天工程、探月工程等国家重大专项工程任务,持续推进实施知识产权战略,着力提升技术创新能力。

中国新闻网

科学家拟借助同步辐射加速器模拟地核极端环境

据英国广播公司(BBC)报道,11月17日,一项旨在实验室内重现地球核心极端环境条件的实验项目正式启动。

欧洲同步辐射装置(ESRF)位于法国东南部城市格勒诺贝尔,是世界上首座第三代同步辐射加速器。现在科学家们计划使用其ID24射线束来用X射线对铁和其它一些物质施加极端的温度和压力条件。通过考察X射线的吸收模式,科学家们将得以了解地核内部或近地核位置的神秘机制。比如,这项研究将有望让科学家们了解为何地球的磁场有时候会出现突然的倒转?

地球的核心,也就是所谓的地核,位于海平面以下3000公里处,科学家们将永远不可能抵达那里进行实地考察。就算穷尽我们目前的最尖端技术,我们现在也只能在地球最外层的“表皮”上钻出一个深度微不足道的小坑。而在地球表面最薄的位置,地壳厚度仅有10公里而已。

正是由于这些限制,科学家们不得不寄希望于实验室能够尽可能复制和模拟地核或接近地核的极端温压条件,以便我们可以回答诸如地磁场究竟是如何产生的?它为何会发生突然改变?以及地震波是如何通过地核的这样一些问题。

钻石高压

利用ID24射线束开展这项实验的核心在于所谓的“钻石对顶砧”——这是一种已经被证明是有效的而简单易行的创造极高压力环境的方法:将微细样本置于两片精心切割的钻石之间并进行挤压。被放置于中间的样品将被不断施压,直到承受的压强达到地表环境下的数百万倍。随后,高能激光将透过钻石晶体照射样品,将其加热至超过1万摄氏度(相比之下太阳的表面温度也仅有大约6000摄氏度)。随后科学家们采用X射线来了解处于这种情况下样本的内部结构和化学变化情况。

经过最新升级之后的ID24射线装置使X射线可以聚焦到一个非常小的点上,焦点直径小于百万分之一米。除此之外,整个样品在受热和加压条件下发生的变化过程都可以被精确度较之以往高出数百倍的监视仪器记录下来。这得益于一种新型高速摄影仪,其每秒钟可以进行100万次拍摄。

撒库拉·帕斯卡瑞利(Sakura Pascarelli)是ID24装置首席科学家,他说:“科学家们也可以在其它国家,主要是日本和美国,使用那里的高能同步辐射加速器进行类似的实验。但是我们拥有微秒级分辨率和极高精度聚焦装置,这是其它地方无法比拟的。升级后的ID24射线束装置和ESRF分开了,甚至在首位用户抵达之前就有很多人开始向我询问,希望能分享我们的技术。”

ID24是欧洲同步辐射装置(ESRF)8条射束中最早建成的一条。作为最近一次耗时8年,耗资1.8亿欧元的ESRF翻新工程的一部分,ID24也将进行彻底升级。

新浪科技

互联网地图将纳入法制管理 明年1月发测绘卫星境

在11月16日举行的“走基层看测绘”宣传活动中,国家测绘地理信息局副局长宋超智表示,我国将于明年1月发射首颗测绘卫星,服务测绘事业。

明年1月发射测绘卫星

宋超智透露,我国计划将于明年1月发射首颗自主民用高分辨率立体测绘卫星,这也将是我国首颗测绘卫星,“目前我国基本比例尺的地图已覆盖到所有的陆地面积,但社会的发展迅速,地理信息的变化也很快,地图的服务更新要及时,这就需要卫星的数据。”

据悉,测绘卫星拍摄的照片是可以叠加,放到计算机里就可以形成高度不同的立体地图。

互联网地图存两问题

下一步,国家测绘地理信息局还将推动《测绘法》和《地图管理条例》加快修订。《测绘法》上一次修订还是2002年,当时互联网地图还没有发展起来,所以法律还没有涉及互联网地图这一块。而近几年互联网地图迅猛发展,电子地图和虚拟地图的应用已经超过了实体地图。怎么取得互联网地图的资质、怎么规范互联网地图的服务,都需要法律来规定。

他表示,目前互联网地图有两大方面的问题,一是问题地图,比如绘制的我国整体地图不完整,这需要实时监管;另一方面是很多互联网地图开设了上传标准功能,人们可以在地图上标注一些自己所知道的信息,而这有可能涉及一些涉密和军事设施,也需要法律来界定并加强监管。

《新京报》

中科院离子束诱变技术破解水稻秸秆还田难题

农作物秸秆还田利用一直是困扰农业生产的难题。中科院合肥物质研究院专家利用离子束诱变技术,改变水稻茎秆细胞结构,使之在田间脆而不易倒伏,成熟收获时普通收割机耕过,这种“脆秆”随即“粉身碎骨”,就地还田肥地。

农作物秸秆还田可以让氮、磷等有效营养元素返回土壤,提高土壤肥力。但由于作物秸秆柔韧,机械难以粉碎。所以每逢收获季节,农民们只好焚烧秸秆,不仅带来严重的环境污染,还造成生物质资源浪费。

“如果能让秸秆变脆,就可以轻松将其粉碎。”中科院合肥物质研究院离子束生物工程实验室刘斌美博士说。在此之前,海内外许多研究人员在寻找让秸秆变脆的方法,但结果一直不理想。

刘斌美介绍说,他们的课题组从作物品种自身的遗传入手,利用离子束辐照水稻种子,改变茎秆细胞木质素、纤维素含量和比例。

经过反复、大量实验后,这个课题组获得了一个突变体样品,其生长成熟后茎秆脆而不倒,叶片和谷粒都不表现脆性,能够进行正常的田间操作。进一步研究表明,该突变体变脆主要是茎秆细胞纤维素含量降低、半纤维素和木质素含量增加所致。

为评价该突变体的应用潜力,离子束生物工程实验室在合肥市肥西县开展了大面积田间生产试验,其表现出生长能力强、抗倒伏的特点,产量增加5%左右;抗病虫性没有明显变化;成熟期机械收割,其秸秆容易粉碎,粉碎的秸秆长度85%以上小于5厘米,最长不超过10厘米。同时,脆秆水稻适宜家畜饲用,是畜牧业很好的饲料来源。

刘斌美介绍说,课题组还在进一步研究这种脆秆水稻种植过程中的田间配套管理措施,包括化肥、农药用量,栽培方式等,争取将这项技术早日投入生产应用。

新华网

我国科学家发现并破解体细胞“变身”多能干细胞的分子障碍

干细胞尤其是诱导多能干细胞研究是近年来生物领域的研究热点之一。中国科学家曾发现维生素C能提高体细胞“变身”诱导多能干细胞的效率。最近,科学家成功发现并破解了维生素C能促进体细胞“变身”为诱导多能干细胞的分子障碍,从而为阐明诱导多能干细胞形成机理奠定了基础。

中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究团队的这一研究成果,美国当地时间11月17日由国际权威学术期刊《细胞·干细胞》在线发表,并将于12月2日以封面文章形式发表在期刊上。

诱导干细胞是指在外源因子诱导下,体细胞在体外“变身”为与胚胎干细胞具有同样特征的多能干细胞,在组织器官移植、基因治疗中具有重要意义,在新药开发筛选、新基因发掘、毒性评估等领域也有望产生重要影响。尽管诱导多能干细胞应用前景广泛,但其诱导机理不明、诱导效率低下等问题长期困扰着科学家们。

2009年,裴端卿等人研究发现,维生素C可以大大提高体细胞转化为诱导多能干细胞的效率。为探索这一现象背后的机理,两年多来,该团队进行了大量基础研究,发现了制约体细胞“变身”的一种分子障碍,维生素C是通过一种特殊酶降低这种分子障碍的影响从而提高“变身”效率。

经过大量筛选,科学家从数十种酶中找到了一种能显著提高细胞重编程效率的酶——组蛋白去甲基化酶。维生素C和这种酶都能加速成体细胞生长,具有协同作用。

实验结果显示,未处理的体细胞——成纤维细胞在体外传代到第6代时几乎老化得不能再“变身”为多能干细胞。但转导这种酶并在培养基中添加维生素C,成纤维细胞在体外传代到第6代甚至第12代时还没有表现出衰老的表型,能保持与原细胞一样的“变身”潜能,维持重编程效率。

美国斯坦福大学干细胞生物学家马吕斯·魏理格博士认为:“这一研究结果阐明了这个蛋白质与维生素C协同作用,能够打开完成重编程所必需的‘沉睡基因’从而推动重编程,是人们试图从分子水平上理解细胞重编程机理的一个里程碑式的发现,对于细胞和再生医学研究具有广泛和深远的意义。”

“这项研究是个漂亮的范例,体现在如何通过研究重编程的机理来揭示细胞命运调控的奥秘。”美国加利福尼亚大学洛杉矶分校著名干细胞学者凯莎琳·普拉施博士说。

下一步,科学家将进一步开展相关研究,以进一步揭示诱导多能干细胞“变身”机制。

新华网

中美科研人员联合开展人工合成酵母基因组研究

深圳华大基因与美国约翰·霍普金斯大学,11月14日在此间召开的第六届国际基因组学大会(ICG-6)上签署《人工合成酵母基因组研究与教育合作协议》,宣布双方将联合开展人工合成酵母基因组研究,有望加速合成生物学发展。在合成生物学研究中,酿酒酵母基因组人工合成计划(SC2.0 Project)是人类首次尝试改造和从头合成真核生物。研究人员把经过设计的人工合成染色体导入酿酒酵母中,并保证带有人工合成染色体的酵母菌仍能够正常存活。

据此协议,华大基因的研究人员还可到霍普金斯大学进行实习培训,学习合成生物学方面的专业知识。合成生物学是建立在基因组学、生物信息学、系统生物学等学科基础之上的现代生物科学,是后基因组时代生命科学研究的新兴领域。早在本世纪初,它已成为现代生命科学的研究热点。目前,合成生物学在药品、能源、食品生产等方面的产业化应用已初现端倪。

华大基因主席杨焕明院士说:“合成生物学为研究人员深入探索生命科学发展新思路提供了一个独特的机会。约翰霍普金斯大学在合成生物学研究方面具有丰富的经验和精湛的专业技能,华大基因则具有世界领先的基因组学研究实力,相信在未来的合成生物研究中一定能够取得更大的突破。”

中国新闻网

我国学者发现麻风、精神分裂症易感基因 标志着这两项研究进入世界先进行列

《自然·遗传》日前连续在线发表了我国科学家发现麻风和精神分裂症易感基因的两项重要科研成果。这两项成果的完成主要依托安徽医科大学教育部皮肤病重点实验室的全基因组关联研究平台和生物信息分析技术。

麻风病为麻风杆菌感染后侵犯皮肤和周围神经而导致肢体致残和畸形的严重复杂疾病。2009年,安徽医科大学张学军教授与山东省医学科学院张福仁研究员合作,利用全基因组关联研究发现麻风病7个易感基因,并发现其致病基因作用通路,是世界上首个传染病全基因组关联研究。研究成果证明麻风病具有遗传易感性,这项成果发表在《新英格兰医学杂志》上。今年,张福仁在此基础上继续加大样本量,与安徽医科大学张学军、刘建军教授紧密合作,再次发现麻风病两个新的易感基因IL23R和RAB32,这是目前国际上规模最大的麻风全基因组关联研究,对麻风的预防和治疗具有重大意义,标志着我国麻风易感基因研究继续居于世界领先水平。

精神分裂症是以基本个性、思维、情感、行为的分裂,精神活动与环境的不协调为主要特征的一类最常见的精神病,严重危害人类身心健康。北京大学精神卫生研究所张岱教授和国家人类基因组南方研究中心黄薇教授领衔的研究团队与张学军领衔的研究团队共同开展了对精神分裂症易感基因的研究。该研究通过对近12000例的患者和正常对照的全基因组关联研究,在11号染色体上发现了一个新的精神分裂症易感基因TSPAN18,同时验证了既往国外已有报道的位于6号染色体上的易感基因,标志着我国精神分裂症易感基因研究跻身世界先进行列。

《科技日报》

多铁性材料可将热直接转化为电

从1824年开始,工程师们就已学会利用液体水和气体水之间的相变来发电。现在,美国科学家开始探索使用名为多铁性材料的金属合金发生“相变”来直接将热转化为电。

美国明尼苏达大学的理查德·詹姆斯领导的团队希望利用多铁性材料中自然出现的相变代替水的相变来发电,他表示,让水沸腾和冷凝需要庞大的压力容器和热交换器。

多铁性材料一般都拥有铁磁性、铁电性或铁弹性。铁弹性的天然展示就是相变,即一种晶体结构会突然变形为另一种,这种相变被称为马氏体相变。詹姆斯团队研发出马氏体相变数学理论,并借此找到了一种方法,可系统地协调多铁性材料的组成来打开和关闭该相变。

一般而言,金属会打开磁性,但磁滞现象会阻碍其发生。詹姆斯表示:“关键是操纵合金的组成,使发生马氏体相变的两个晶体结构能完美地共处,这样,相变的磁滞现象会显著减少,可逆性大大增加。为了确保磁滞下降,我们需要真的看到被协调合金内出现完美的接口。”

为此,詹姆斯和比利时安特卫普大学材料科学电子显微镜实验室(因为使用电子显微镜研究相变而著名)的尼克·斯库瑞沃斯携手,对赫斯勒合金家族中的“成员”进行了实验。赫斯勒合金由19世纪德国采矿工程师康拉德·赫斯勒首先制成,尽管组成该合金的金属都没有磁性,但其却拥有惊人的磁性,也有马氏体相变。

詹姆斯团队改变了赫斯勒合金Ni2MnSn的基本组成,让其变身为Ni45Co5Mn40Sn10。詹姆斯表示:“Ni45Co5Mn40Sn10是一种令人惊叹的合金,低温相没有磁性,但高温相却拥有强磁性,就像发电厂中发生相变的水一样。如果用小线圈环绕该合金,并通过相变加热它,磁性的突变会在线圈产生电流。在这一过程中,合金会吸收一些潜热,将热直接变为电。”

这项技术将具有深远的影响,人们有望不再需要为发电厂配备庞大的压力容器、运送和加热水的排水设施以及热交换器。而且,这一原理也适用于地球上很多温差小的热源。詹姆斯说:“我们甚至能使用海洋表面和几百米深处的温差来发电。”

科学家们也研制出了这种设备的薄膜版本,其可用于计算机中,将计算机排出的废热转化为电给电池充电。詹姆斯强调说,这只是马氏体相变用于能源转化的诸多应用中的几个。这两个相位除了磁性不同之外,还有很多物理属性也不同,可用于用热发电。

《科技日报》

中国成化学专利申请“领头羊”的分子障碍

在中国化学会、国家自然科学基金委员会日前主办的“化学学科领导者”论坛上,美国化学文摘社(CAS)全球总裁罗伯特·麦西表示:“过去三年,中国已经成为化学信息方面最领先的国家。”

根据CAS在2009年的一项研究发现,中国已超越其他国家成为全球化学专利申请第一大国。如今中国仍然保持着这一领先地位,今年CAS收录的第6000万种物质,正是出自中国国家知识产权局的一项专利申请,这也再次证实了该研究发现。

麦西表示:“据我们搜集到的信息,中国是我们信息服务增长最快的市场,在这一领域,中国元素最为重要。”CAS编辑中心高级副总裁马修·图桑补充说:“据我们的统计,本世纪以来,在我们所覆盖的世界九大国家级知识产权注册办公室里面,中国国家知识产权局每年化学专利申请都以超过10%的比例增长。”

麦西表示,希望加强CAS数据库在中国的可获得性,使CAS数据库更容易地被中国研究者访问,更好地支持中国化学领域的研究,尤其是青年研究人员的研究。

和讯网

北京地区科技创新基地数量居全国首位

北京市科学技术委员会相关负责人11月18日表示,北京地区科技创新基地数量居全国首位。

北京市科委党组书记、副主任杨伟光11月18日在北京市第十三届人大常委会第二十八次会议上作《关于科技创新平台建设进展情况的报告》时说,北京建设了一批国家级和市级的科技创新基地。截至今年9月底,北京地区国家级重点实验室、工程中心等科技创新基地数量达到220多家,占全国的30%以上,居全国首位。经认定的市级重点实验室、工程技术研究中心和企业技术中心数量达612家。

杨伟光说,北京搭建了各种形式的科技成果转化平台。截至今年9月底,科技部认定的三批共202家国家技术转移示范机构中,北京地区有36家,占总数的18%,其中75%为高校院所的技术转移服务机构。

杨伟光说,北京推动了一批产业技术联盟发展。截至2010年底,北京地区产业技术联盟超过100家,成员单位超过6000家,在承担国家重大科技项目、标准创制、成果转化、市场开拓、凝聚资源促进产学研合作等方面发挥了重要作用,其中10家联盟纳入科技部产业技术创新战略联盟试点。

杨伟光说,北京突破一批重大关键核心技术,带动了首都自主创新能力的提升。2010年,全市共有72个项目分获国家自然科学奖、技术发明奖和科技进步奖,占全国通用项目获奖总数的26%;技术合同成交总额达1579.5亿元,是2005年的3.6倍,占全国的40.4%;实现技术交易增加值1239.5亿元,对北京地区生产总值的直接贡献率达9%。

杨伟光说,北京培育一批创新型企业,推动了首都产业结构优化升级。截至2010年底,全市共有83家科技企业孵化器、26家大学科技园,经认定的高新技术企业6500家,占全国总数的22%。2010年,高技术产业、信息服务业和科技服务业快速发展,实现增加值3021.6亿元,占同期地区生产总值的21.9%。

《科技日报》

美开发出超快纳米级发光二极管为研制低能耗电控光源提供重要依据

斯坦福大学工程学院的研究团队研发出一种超快的纳米级发光二极管(LED),能够以每秒100亿比特的速度传输数据,并比当前以激光为基础的系统装置能耗更低。研究人员表示,这是为芯片上的计算机数据传输提供超快、低能耗光源的重要步骤。相关研究报告发表在11月15日出版的《自然·通讯》杂志上。

科研人员表示,低能耗的电控光源是下一代光学系统的关键,这能够迎合计算机行业日益增长的能源需求。传统上,工程师认为只有激光才能以极高的数据传输速率和超低能耗进行通讯。而此次研发的单一模式LED能发射单一波长的光,与激光十分相似,能像激光一样执行相同任务,且消耗的能量更低。

研究人员在新装置的中心,插入了若干座砷化铟“小岛”。当电脉冲通过时,它们能产生光。这些“小岛”的周围包裹着光子晶体(在半导体上蚀刻的微孔阵列),能像镜子一般将光线弹射聚集至装置的中央,使它们囚禁于LED内,并被迫按单一频率产生共鸣,从而形成单模光。

现有设备基本是由激光发光器与外部调制器两个装置构成。两种装置都需要消耗电力,而新款二极管将发光器和调制器的功能整合到一个装置内,大大降低了耗能量。科学家表示,新款设备可达到目前最高效设备能源效率的2000倍至4000倍。平均而言,新款LED装置能以每比特0.25飞焦(10-15焦耳)的耗能量传输数据,而当下典型的低能耗激光设备也需要消耗500飞焦来传输单个比特,其他技术则耗能更多。

《科技日报》

我国新建极地考察破冰船2013年完成破冰能力大大提高 具备全球航行能力

穿梭于南北极的“雪龙”号极地科学考察船将不再孤单。我国新建极地考察破冰船计划于2013年建成,南北极科学考察后勤保障能力和科学考察平台建设将迈上新台阶。11月15日在北京召开的新闻发布会上,国家海洋局极地考察办公室主任曲探宙表示,11月15日~12月10日将面向全球华人通过新浪微博开展新建破冰船船名有奖征集。

中国极地研究中心党委书记袁绍宏介绍,新建船舶将配备国际先进的调查设备,装备船载直升机,满足无限航区和南北两极海域要求。该船具备在全球各大洋区进行大范围水深内的海洋水文、物理、地质、生物、化学、声学、大气等综合要素的立体、实时、同步探测、分析和处理能力,以及海基数据系统集成和信息传输能力;具备考察数据采集、样品的保真取样和现场分析能力和与陆基实验室的联合处理能力;具有装备无人缆控深潜器、无人遥控深潜器和水下探测系统的支撑平台,以满足环境、海洋地球物理、海洋生态综合调查的需求。

我国开展极地科学考察事业27年来,一共使用过三代考察船:“向阳红10”号、“极地”号和“雪龙”号。正在服役的“雪龙”号于1993年购自乌克兰,主要承担南极考察站物资补给运输、科考队员的交替和南北极大洋调查等任务,但破冰能力不足,难以满足南极科考需要。

袁绍宏介绍,新船破冰厚度不低于1.5米加0.2米雪,连续破冰速度2—3节,破冰能力大大提高。新船采用双向破冰方式,船头船尾都可破冰。

《科技日报》

新一代触摸屏可同时接受40处触摸

在2011年的国际消费电子展上,微软公布了新一代触摸屏平板电脑Surface2.0。该电脑最大的亮点是突破了触摸受限制的问题,可同时接受40处触摸,而且用手、用笔或其他物品来触摸都行。电脑为40英寸,只有4英寸厚,目前售价7500英镑。

多触摸技术目前已经比较普及了,比如苹果的iPhone就是。微软把该技术提到了新的水平。其下一代的Surface桌面电脑不但可以像iPhone一样使用手指触摸,还可以使用笔或其他物品触摸。媒体称,这是一个革命性的突破。触摸的原理是,电脑里边发出闪光,穿过屏幕遇到物体时再反射回电脑的传感器,由电脑进行快速处理及反应。其实,微软上一款的Surface电脑有点“骗人”,屏幕是半透明的,触摸由内置的相机捕捉,用起来很累人,而且电脑反应不灵敏。

在使用时,可以像图中所示一样做成桌子样,还可以像液晶电视一样挂在墙上乃至镶嵌在墙壁上。

《信息时报》

我国学者开展类火星风沙地貌研究

日前,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员董治宝及其研究团队的“青藏高原及其邻近地区沙漠的类火星风沙地貌研究”项目得到国家自然科学基金委员会的重点资助,开始实施地球与火星风沙地貌的对比研究。

研究人员将在确定中国青藏高原及其邻近地区的沙漠中的类似火星风沙地貌的基础上,进一步研究其形态学特征,分析其发育环境。在风沙运动的一般原理和极端环境风沙运动规律的基础上,阐明类似火星风沙地貌的形成过程。基于沙漠沉积学原理,恢复类似火星风沙地貌的演变过程。为认识火星风成环境提供依据,形成中国行星风沙科学研究团队,参与国际研究。据董治宝介绍,火星是一个沙漠星球,风成过程,如季节性沙尘暴,是现代干旱火星上最活跃的表面过程,研究火星的地貌环境是认识火星环境的关键任务之一。2007年,中俄两国政府签署了联合探测火星的协议,标志着中国的空间科学和探测活动开始向火星进军。但在目前尚无法直接获取火星环境资料的情况下,依据火星风沙地貌特征认识火星环境成为重要的研究课题。作为前瞻性和探索性研究,中国沙漠中的类似火星风沙地貌研究将为中国的地球和火星环境比较研究提供重要基础积累。董治宝说,火星上目前发现的风沙地貌类型在地球上大都能找到与之对应的相似体,预示着其形成动力过程的相似性。由此启发风沙科学家通过地球和火星风沙地貌的对比研究,推断和重建火星环境。近两年,科学家通过研究发现,中国青藏高原及其邻近地区,如柴达木盆地、普若岗日冰原西侧、库姆塔格沙漠的风沙地貌与火星相似。在柴达木盆地的沙漠中有理想的类似火星线形沙丘、新月形沙丘和类似的空间组合关系,引起了美国和英国科学家的浓厚兴趣。

董治宝认为,与地球相比,火星突出的特点是低气压、低气温和干旱。青藏高原地区的沙漠与世界其他地区的沙漠相比,与火星环境更为接近。青藏高原及其邻近区域的沙漠是开展地球与火星风沙地貌比较研究的理想场所,中国科学家应充分利用这一地域优势,作出有意义的创新成果。

《科技日报》

木星卫星冰层下存在大量水 或有助孕育生命

天文学家11月16日公布,有证据显示在木星卫星“欧罗巴”(Europa)的冰层下存在大量水,水量相当于北美洲的大湖区,很可能孕育生命。

如能派出无人宇宙飞船,到欧罗巴凿开冰层找寻水证据,相信有助探索外星生命演化之谜。

欧罗巴是第二接近木星的卫星,木星探测器“伽利略”号于1995年至2003年执行任务期间,将欧罗巴的照片传回地球,照片展示其满布裂缝的冰封表面。

欧罗巴上的冰河掩盖火山,在浮动冰架下,冰块跟暖水的烟雾交杂形成独特地形。

研究于英国著名科学杂志《自然》上发表,科学家的模型显示,冰架有10公里厚,浅至3公里厚的位置竟内藏大量水分,此地下湖泊的温水变成烟云涌出,令冰层变得易碎,继而破裂并倒塌。

此现象令地下湖跟地面交换能量及养分,有助孕育生命。

中国新闻网

东京天空树被吉尼斯认证为世界第一高塔

吉尼斯世界纪录认证方11月17日表示,日本“东京天空树”是世界最高塔。“东京天空树”位于东京都墨田区,主要用于发射数字电视信号。

“东京天空树”高634米,超过原先的世界最高塔中国广州塔。广州塔高600米。吉尼斯世界纪录有限公司总裁阿利斯泰尔·理查兹当天在东京向铁塔建造方“东武塔天空树株式会社”社长铃木道明(音译)颁发认证证书。

“东京天空树”定于明年5月对游客开放。日本共同社援引铃木的话报道:“建造这座铁塔的目的之一是,让世界了解日本文化和技术,感受东京市中心的独特魅力。”

吉尼斯世界纪录认证方先前认定,位于阿拉伯联合酋长国迪拜的哈利法塔为世界最高建筑,高828米。

《现代快报》

中国“一箭双星”成功发射两颗卫星

北京时间11月20日8时15分,中国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭,以“一箭双星”方式成功将“创新一号03星”和“试验卫星四号”送入太空。

“创新一号03星”是一颗小型数据采集传输实验卫星,由中国科学院研制,主要用于水利、水文、气象、电力及减灾等领域各类监测站点的数据采集和传输任务,为国民经济建设服务。“试验卫星四号”是中国第四颗技术试验卫星,由中国空间技术研究院抓总研制,主要用于开展空间技术试验和环境探测。

用于此次卫星发射的“长征二号丁”运载火箭由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院研制,这是中国“长征”系列运载火箭第151次航天飞行。

中国新闻网

我国科学家发现生物大灭绝真相 成果登《科学》

在生物演化的“长河”中,曾经出现过一次“大灭绝”事件,几乎造成了地球生物界回到原始状态,这就是著名的“二叠纪末生物大灭绝”。究竟是什么造成了这次大灭绝?这些“谜底”不久前终于被揭开。中科院南京地质古生物研究所沈树忠研究员及其团队,研究发现“二叠纪末生物大灭绝”的真相。这一成果,已于近期被刊登在国际上著名的自然科学综合期刊,美国的《科学》杂志上。

开始时间 化石研究首次将时间精确至2.5228亿年前

从上世纪80年代开始,中科院南京古生物研究所就开始着手二叠纪末生物大灭绝的研究,带头领导这个项目的负责人是已故古生物专家金玉玕,接着好几位研究人员也相继加入,沈树忠就是其中之一,他对二叠纪末大灭绝的研究已经十几年了。

化石是生命演化最“忠实”的记录者,想要“还原”二叠纪大灭绝,就要找到足够的化石。为此,沈树忠和他的研究团队在浙江煤山、西藏及其周边地区20余条地质剖面开展研究。这些剖面既有海洋环境,也有陆地环境,甚至还有海陆过渡的环境。

细致全面的工作也给专家们带来了他们想要的:他们在浙江煤山发现了高分辨率的牙形化石带。这种化石带的化石长短不一,但都是相似的长方形,它们也是古生物学上用来作为划分古生界和中生界的标准化石。研究人员还在四川的剖面上找到了火山灰的痕迹。“火山喷发形成的火山灰,沉积下来之后是可以保存的。而火山灰里的锆石等成分可以用来测定火山喷发的时间,精度也很高。”沈树忠说。

此外,化石中碳同位素的变化也为大家带来了“好消息”。生物的多样性与二氧化碳等指标有密切关系,研究发现当时地球的碳同位素在两万年内出现千分之五的变化。在种种“证据”面前,“二叠纪末生物大灭绝”发生的时间终于得以首次确定2.5228亿年前。

形成原因 不是“天外来客” 是岩浆、火山、气候共同作用

二叠纪末生物大灭绝的原因,长期以来一直是争论的热点。2000年,金玉玕院士等人在《科学》上发表了论文,认为是瞬间事件导致了生物的灭绝,因为二叠纪末期发生的生物灭绝速度太快了。所以有美、日等科学家推断当时有一颗小行星或者彗星猛烈地撞击了地球,其造成的强烈震波瞬间杀死了上千平方公里内的所有生物……如同6500万年前,恐龙的灭绝一样。当时,这种观点一度风靡一时,受到媒体和民众的普遍关注。但随着进一步的深入研究,真正的“凶手”逐渐浮出水面。

“我们在大灭绝地层层位,发现了当时的树木大都经过燃烧,证明天气非常干燥,森林遭受大面积野火吞噬。”沈树忠说,正是这些绵延不绝的野火,给位于赤道地区的以大雨羊齿为代表的热带雨林带来灾难。森林的破坏又使得地表风化加剧,地表土壤系统快速崩溃。

那么海洋生物又是如何灭绝的呢?“之前我们说的碳同位素突然大幅度变化,说明大气中的二氧化碳也出现剧烈变化,给生物多样性带来灭顶之灾。”沈树忠帮助记者“还原”了当时的环境:地下岩浆在经过长期的“平稳”之后,突然迎来了“活跃期”,大规模的活动造成了地表甲烷释放以及火山喷发,使得大气中二氧化碳浓度快速增加。“天气越来越热,海底缺氧严重,海洋生物们也没能逃过这次劫难。”

更让人惊奇的是,通过化石研究比对发现,大灭绝速度非常快。“在上世纪80年代的时候,大家都认为灭绝应该是1000万年完成的,但我们认为这一切不会超过20万年。”沈树忠告诉记者,而且海洋和陆地生物灭绝是同时的,和之前普遍认为的海洋生物灭绝快于陆地生物的理论不同。

存活生物 “肥胖版”豆芽、毛发叶子银杏在灾难中成功“逃生”

二叠纪大灭绝给世界带来的破坏是灾难性的,造成了95%海洋生物和75%陆地生物物种灭绝,并让地球进入了一个长达五百万年以上的生命“萧条”期。但即便环境再险恶,仍有少数陆地和海洋物种成功活了下来。“这些物种都是抗压能力强、忍耐度很高的。”沈树忠说。

“比如海豆芽,就是成功活下来的海洋生物。”沈树忠打开一张图,从外形上看,它更像是“肥胖版”的豆芽。沈树忠告诉记者,它的“大名”叫舌形贝,是世界上已发现生物中历史最长的腕足类海洋生物,生活在温带和热带海域。

而存活下来的陆地生物要比海洋生物多一些,该所古植物学家王军研究员告诉记者,包括蕨类、石松类、有节类、银杏类、松柏类延续了下来。“这些延续下来的是以大类划分的,但每个大类只有几个种成功活下来。”比如说古银杏。据王军介绍,那个时候的银杏和现在的完全不同,“早期的树叶分叉很多,而且叶子和毛发的样子差不多。”

“虽然二叠纪末大灭绝破坏性巨大,但是也留下来巨大的生态空间。”沈树忠说,这也为接下来的三叠纪的陆地、海洋生物,甚至为很快出现的地球霸主恐龙提供了生态发展的“机遇”。

“这次的成果并不是关于二叠纪大灭绝研究的终结,”沈树忠说,未来和大灭绝事件相关、相近的生物事件依然是他们关注的焦点。

《扬子晚报》

又一类新的有机超导体家族诞生 中国科大学者发现一种新型有机超导体

日前从中国科技大学获悉,该校微尺度物质科学国家实验室陈仙辉小组在有机超导体研究领域取得重大突破,在掺杂了碱金属钾和铷的菲(C14H10)中发现,当温度低于5K(约零下268摄氏度)时出现超导电性。相关成果发表在近期出版的《自然·通讯》上。

超导体在低于临界温度时具有零电阻和完全抗磁性,在超导发电、输电和储能、磁悬浮列车和热核聚变反应堆等方面具有广泛的应用价值。而有机超导体是一类含有碳氢化合物的超导体,由于其复杂的分子和晶体结构以及丰富的物理特性,一直是凝聚态物理关注的热点。目前,有机超导体主要有两类:准一维的TMTSF盐和准二维的BEDT-TTF盐。但这些有机超导体只有在极低的温度下才出现超导电性,并且其中有些只在高压下才表现出超导电性。国内外专家对这两类超导体进行了深入研究,但迄今其超导机制仍不清楚,传统的BCS超导理论无法解释。

在国家自然科学基金、科技部国家基础研究计划和中科院创新项目的资助下,陈仙辉课题组通过在菲(具有3个苯环的稠环芳香烃)中掺入碱金属钾和铷,实现了温度为5K的超导电性。同时他们还发现,通过施加1万个大气压的压力,可以使超导转变温度提高20%。这些都表明,新发现的超导体可能具有非常规的超导电性。

由于稠环芳香烃可以由不同数量的苯环组成,有许多不同种类,这项发现表明又一类新的有机超导体家族的诞生。同时,这类超导体的发现,对非常规超导体机制的研究具有重要意义,开辟了稠环芳香烃超导体研究的新领域。

《科技日报》

生命研究新突破:女性身体培育“人造精子”和克隆技术过程相反,相互配合才能解决男性不育问题

“利用胚胎干细胞诱导分化产生精子,是和克隆技术相反的一个过程。前者是把全能细胞定向培养成某种高度分化的具有特定功能的细胞;而克隆技术是把高度分化的细胞还原成全能的原始细胞。”韩春生这样解释。

受精卵分裂发育成囊胚时,囊胚中心一团细胞的每一个都具有发育成一个新的个体的潜能,被称作具有全能性,这些细胞可以在培养皿中无限分裂扩增,被叫做胚胎干细胞。这些细胞再往下分化发育就形成了各种类型的细胞,丧失了全能性。

用胚胎干细胞来培养各种人体组织和器官,是目前科学研究中十分热门的一个方向。而这显然与克隆技术发展的刺激有关。很容易理解,当一个人的组织和器官出现某种问题的时候,只有用他自身的组织和器官来替换才是最理想的。利用克隆技术,我们可以用一个人的体细胞培育出与他基因完全相同的胚胎干细胞,再利用这种胚胎干细胞制造出特定的组织或器官,我们就可以实现自身器官的替换了。

制造“人造精子”解决男性不育问题,遵循的是同样的思路。利用胚胎干细胞产生精子,获得的是这个胚胎的精子。更形象一些说,如果这个胚胎是一个男婴,如此获得的精子和这个男婴长大成熟后自然产生的精子是完全一致的。一个男性不育患者要想获得自己的精子,首先要拿出自己的体细胞通过克隆等技术还原为胚胎干细胞,然后再利用这个胚胎干细胞培育精子,经过这样一个往复的过程才能如愿以偿。

日本科学家的最新成果并非完全“人造”

韩春生研究员表示,日本科学家此次发表的成果确实是一个很大的突破,但仍然只是人造精子研究领域一个阶段性的发展成果。比如,他们在实验室培育成功的其实只是原始生殖细胞,而并不是真正的精子细胞。

我们知道,人体一般的细胞拥有23对染色体,比如精原细胞和卵原细胞就是这样。而精子和卵子作为特殊细胞,染色体数目只有普通细胞的一半,即23条。这样一来到卵子受精后,受精卵的染色体数目就重归为23对。

精原细胞只有经过减数分裂,染色体数目减少一半,才能变成真正意义上的精子。而在日本科学家这一次的工作中,这个过程不是在实验室人工完成的,而是把精原细胞植入老鼠的睾丸里,通过自然过程完成的。

不过,韩春生也介绍说,前不久有另外的日本科学家恰恰发表了这样的研究成果:他们将小鼠的睾丸组织在体外培养,在实验室环境中成功进行减数分裂,并获得了能产生后代的精子。

把不同科学家的研究努力结合起来,也许未来我们可能向前走得更远。韩春生表示,中国科学家在人造精子领域也一直进行着自己的努力,而日本科学家的突破让他们有了更多的紧迫感。

真正获得应用还有很多困难需要克服

韩春生介绍说,在日前公布的日本科学家这一成果中,采用的老鼠胚胎干细胞一部分来自自然产生的胚胎,一部分来自人工诱导的多功能干细胞即iPS细胞。

iPS细胞是体细胞克隆技术的一种新发展。普通的体细胞克隆技术成功率非常低,实用价值不大。2006年,日本京都大学的山中伸弥将四个基因导入至小鼠的体细胞,经重新编程后,诞生出世界上第一株iPS细胞;几乎与此同时,美国威斯康辛大学的汤姆森利用另外的基因,也成功得到了iPS细胞。而这些导入基因在完成了回拨分化时钟的任务后,可以过河拆桥般地将其“卸载”。这种新技术一经公布立即成为学界关注的热点。

然而,美国科学家利用基因芯片技术比较了iPS细胞和人胚胎干细胞之间基因表达的情况,发现其中仍然存在不小的差异。

更糟糕的是,研究发现,此过程中用到的一个导入基因很危险。该基因在体内的异常表达,常常与某些肿瘤的诱发关系甚密。此外导入基因时需要用到病毒载体,这种载体的特点是会随机插入到宿主基因组中,倘若一旦插入有误,那么有可能导致癌症发作的后果。

目前,科学家们还希望通过另一个途径进行努力,即不通过胚胎干细胞,直接利用体细胞在实验室中培育获得精子细胞。但无论通过哪种方式,要想在人体上进行这种实验,都是充满了风险,必须慎之又慎的事情。

女性身体也能培育“人造精子”?

我们知道,男性和女性的区别在于,男性携带XY染色体,而女性携带XX染色体。而精子细胞只带有一半染色体数目,半数含Y染色体,半数含X染色体。

在实验室环境中,带有女性特征的XX染色体的干细胞,也能够形成早期的精原干细胞。从理论上来说,这样的精原干细胞通过减数分裂,也可以形成含X染色体的精子细胞。更直接地说,利用生物技术,可以利用女性体细胞培育出人造精子。当然,这样的人造精子和卵子结合后,只能产生女性后代。

不过,在现阶段的实验中,科学家观察到,只有携带XY染色体的胚胎干细胞才能最终培育出人造精子,而带有女性特征的XX染色体的干细胞,虽然能够形成早期的精原干细胞,却始终无法通过减数分裂的考验。其中的原因还并不清楚。

也许,更大的障碍在于,即便可以利用女性身体组织培育出“人造精子”,甚至同样的道理,可以利用男性身体组织培育出“人造卵子”,我们的社会伦理是否能接受这样的技术?正如有人质问的那样“谁还需要男人和女人?现在只需要人造子宫,我们将会彻底改写人类生殖方式。”

《科技日报》

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