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  距太阳更近的岩石行星与在外太阳系的气态行星由不同物质组成。因为数十亿年前,“婴儿”太阳系被一位宇宙“守门员”一分为二,阻止了太阳系内外物质混合。此前有理论认为,木星客串了“守门员”角色。但一项新研究指出,木星或不足以担此重任,该“守门员”是由尘埃和气体组成的环,处于目前木星轨道内,只是如今几乎空无一物。  20年前,化学家意识到,行星基本组成单元(星子或更小的“卵石”)的成分随行星与太阳距离的不同而大相径庭。与构成“陆地”行星(如地球)的卵石相比,气态行星(如木星)的卵石富含更多有机分子,如碳和挥发物,或者冰和气体。  据美国趣味科学网站近日报道,美国科罗拉多大学博尔德分校教授斯蒂芬·莫伊斯说,科学家此前认为,阻止新生太阳系内外物质混合的“守门员”是木星,因为木星很大,引力很强,足以在一些卵石到达内太阳系之前将其吞噬。  为验证这一理论,莫伊斯和日本东京理工大学的拉姆·布拉瑟利用计算机模拟,重现早期太阳系及内部行星的演化。结果表明,木星的成长速度不足以阻止所有富碳卵石流入内太阳系。莫伊斯说,木星作为“门将”很不称职,它就像个“大漏勺”,外太阳系物质源源不断流入内太阳系,这意味着内外太阳系行星将拥有类似组分。  他们因此提出一种新理论:在太阳系早期,可能存在一个或多个由高低压相间的气体和尘埃组成的环围绕太阳运行。这些环可阻止卵石向内移动,可能捕获了尘埃,并导致尘埃聚集成不同的簇团,形成不同行星。莫伊斯说,这些环或许就是“守门员”,阻止来自外太阳系的卵石向太阳移动。当然,环也并非完全密封,含碳卵石仍能流入内太阳系,为地球上的生命创造种子。

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  日本理化学研究所一个研究小组最新研究发现,哺乳动物的大脑在形成时,神经干细胞可以灵活地再生“形状”。这一机制的发现,揭示了细胞不为人知的行为。  动物大脑发育过程中,产生神经细胞(神经元)和胶质细胞的神经干细胞称为“放射状胶质”。放射状胶质是一种细长柱状的细胞,有两个从细胞核上下延伸的突起,具有顶端和基底的细胞极性。多个放射状神经胶质附着在每个顶端,形成像上皮细胞的片状结构。这种片状结构是大脑发育的基本结构。  放射状神经胶质根据细胞周期沿着顶端—基底轴上下移动细胞核,在顶端一侧进行细胞分裂。脑发育时,放射状胶质通过“对称分裂”的自我复制来增加数量(增殖期),然后通过“非对称分裂”形成放射状神经胶质和分化细胞。非对称分裂中,首先会产生各种各样的神经细胞(神经产生期),之后会产生辅佐神经细胞工作的胶质细胞(胶质产生期),形成复杂的大脑。  此次,研究小组利用多光子显微镜,清晰地捕捉到了小鼠胎儿脑组织中存在的神经干细胞的形状变化,发现神经干细胞能灵活地再生柱状形态。在早期脑发育(增殖)期间神经干细胞分裂时,即使柱状结构被破坏,这种再生能力也能保持脑组织的细胞排列;在脑发育后期(神经产生阶段),柱状结构被破坏的神经干细胞逐渐积累,在脑组织中出现了其他的神经干细胞层。研究小组还发现,这个新的干细胞层的出现导致了像人那样有很大褶皱的脑形成。  研究成果在线发表于近期的《自然细胞生物学》上。

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  一个由以色列生物物理学家和医生组成的团队日前表示,他们开发出一种数学模型,能预测某些抗生素疗法的成功或失败,从而帮助医生准确选择针对患者病情的抗生素,提高患者的治愈率和生存率。相关研究发表在最近的《科学》杂志上。  耶路撒冷希伯来大学娜塔莉·巴拉班教授和耶路撒冷夏阿尔泽德克医疗中心玛斯基德·巴-梅尔博士证明,通过合理选择或组合现有的抗生素,可以治疗被认为具有耐药性的细菌。巴拉班表示,她们能预测抗生素组合应对不同细菌的有效性,帮助医生为患者选择治疗方案。  细菌可产生防御能力以应对其生存环境中的有害因素,其常见的策略是“耐受”,即在抗生素治疗期间处于休眠状态,由于抗生素只能发现并杀死正在生长的靶标,因而细菌通过休眠得以生存,并最终具有耐药性。  巴拉班和博士研究生艾瑞特·莱文-瑞斯曼曾对实验室内受控细菌进行研究,并开发出能够描述、测量和预测细菌何时会对特定抗生素产生耐受性的数学模型。同时,她们观察到,当细菌对一种抗生素产生耐受性时,更有可能产生耐药性。  随后,巴拉班与巴-梅尔开展合作,对医疗中心感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的患者的细菌样本进行了分析,发现病人的模式与他们的实验室发现非常相似,即细菌首先产生耐受性,然后产生抵抗力,最终抗生素治疗失败。  细菌从耐受性到产生抵抗力的“抗生素耐受性”中间阶段仅持续几天,在标准医学实验室中无法检测到,但巴拉班她们的数学模型可以检测到。巴拉班说,她希望在其他医院和足够多的患者中重复这项实验,以证明数学模型的有效性。她同时鼓励更多的医疗中心采用其团队开发的测试,以便快速、轻松地检测出患者的细菌是否对计划中的抗生素治疗具有耐受性,然后再进行管理。根据患者的细菌特征,医生可以选择杀灭患者体内细菌几率更大的抗生素。  从长远来看,巴拉班认为,研究细菌的抗生素耐受性和耐药性发展进化过程,可能在癌症治疗中发挥作用,并用于指导癌症治疗,因为肿瘤细胞可能首先对化疗具有耐受性和耐药性,然后对其他抗癌药物具有抵抗力。

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  “生命”似乎是物质世界的核心之一。人们用木材做横梁、用玉米做乙醇、用棉花做纺织品。研究人员现在已经制造出一种生物混凝土,而且只要输入正确的信息,一块砖可以变成两块,两块变成四块,四块变成八块。  虽然这种新材料短期内无法建造可自行组装的房屋,但它可能很快就能制造出受损后可以自行修复的组件。这种“活”混凝土甚至可以为前往火星的宇航员提供利用当地材料外加一些充满危险的微生物建造房屋的方法。相关论文近日刊登于《物质》。  这种新型混凝土是工程生物材料这一新兴领域的最新成果。在该领域中,生物(通常是细菌)被添加到无生命的材料中,使它们能够感知、交流,甚至对环境做出反应。  近年来,研究人员已经培育出能够感知压力、杀死危险细菌和感光的工程生物材料。但这些材料通常是“生长”在结构支撑上的薄膜。  在这个项目中,美国科罗拉多大学博尔德分校材料科学家WilSrubar和同事,想要把生命加入到一种大块结构材料中。为了做到这一点,他们求助于聚球藻属的一种能进行大量光合作用的蓝藻细菌。他们将蓝藻细菌与沙子和一种帮助保持水分和营养的水凝胶混合在一起。  这种混合物为细菌提供了支撑,当细菌成长时,它们会释放碳酸钙,就像一些海洋生物制造贝壳一样。当干燥时,得到的材料和水泥基砂浆一样坚固。“它看起来像‘弗兰肯斯坦’式的材料。”Srubar说,“这正是我们想要创造的一种有生命的东西。”  在合适的条件下——包括相对较高的湿度,这个活材料不仅存活了下来,而且还得以复制。在研究人员把原来的砖劈成两半,并添加额外的沙子、水凝胶和营养物质后,蓝藻细菌长成了两块全尺寸的砖,经过3代后,他们有了8块砖。  美国海军研究实验室的微生物学家和材料专家SarahGlaven说,利用自然过程制造建筑材料是“有趣的”,而且潜在的应用是“迷人的”。“试想一下,你能在沙子和明胶里种上细菌,在某个地方建一条临时飞机跑道吗?”  Srubar希望工程生物材料也能帮助宇航员探索火星。尽管太空飞船不可能轻易携带所有的建筑材料,但宇航员可以携带细菌培养物,帮助他们将火星材料转化成坚硬的结构。这可能比在没有液态水和稀薄大气的寒冷星球上尝试种植树木要容易得多。

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  “2019中国科学年度新闻人物”评选结果近日揭晓。杜江峰、贺贤土、王小云、陈学思、肖国青、马衍伟、陈征、陈天石、彭寿、唐文斌等10人当选。  “中国科学年度新闻人物”评选活动至今已成功举办9届。这项公益活动由《中国科学报》、科学网和《科学新闻》杂志共同主办,旨在通过公众广泛参与,评出2019年度人们心目中的“科学明星”。  因评审的权威严谨,该活动在科技界具有良好的口碑和影响力。本届评委会由十一届全国政协副主席王志珍院士担任主任,匡廷云、张履谦、陈冀胜、欧阳自远、刘嘉麒、严加安、欧阳钟灿、刘云圻、周忠和等多位院士专家和资深媒体人出任评委。  根据“中国科学年度新闻人物”的评选标准,当选者应于2019年在基础研究领域作出过重大创新贡献,获得过重大荣誉;在促进科技与经济结合、推进技术创新和科技成果产业化等方面取得过杰出成就;在科技传播、科学普及领域作出重要贡献、有独特表现;推动所在企业创新行业生态,引领市场应用,并受到国内外媒体的广泛关注。  经过科学网博主和科学媒体人的推选、院士专家的两轮严格评审,最终选出了上述4个领域的10位当选者。  (原载于《中国科学报》2020-01-17第1版要闻)

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