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  特刊:饮食与健康  在本期《科学》特刊“饮食与健康”中,有4篇综述探索了人们所吃的东西与健康间的关系,以及在这一领域中持续存在的各种争议。被探索的话题是:我们应该摄食多少脂肪?有关的建议曾经从一个极端转向另一个极端。  在具有多种不同视角的营养科学家撰写的一篇综述文章中,DavidS.Ludwig和同事重点介绍了有关健康饮食中的油脂比例应该是多少的新的广泛共识,以及颇具重要性的哪些特殊油脂可能最为健康。  ChristopherGentile和TiffanyWeir撰写的第二篇综述文章论及了一个有前途的新研究领域:饮食如何影响我们与肠道共生菌间的让渡性互动。在第三篇综述文章中,AndreaDiFrancesco和同事概述了调整餐食规模和进食频度的作用。他们说,重要的并不只是进食了什么,还涉及何时进食,而且一段时间的禁食对健康大有裨益。  在最后一篇综述文章中,LouiseM.Burke和JohnA.Hawley剖析了优秀运动员为成绩优化所采取的营养策略。他们说,并不存在某种单一的优异“运动员饮食”。相反,不同的运动有着不同的训练方案及代谢需求,因此会在不同运动员间产生运动营养实践方面的多样化。本期特刊中一个贯穿始终的主题就是,在关于人们应该吃什么的问题上存在的分歧所反映的是缺乏扎实的人体科学研究;需要进行更多的、策划良好的研究来解决人类最佳饮食问题,以及最佳饮食如何因不同生命阶段及不同个人的活动而异。  相关论文信息:DOI:10.1126/science.aav9415  用酵母菌酿制高价值化学物质  据新的研究报告,一种新型的可基因编程的酵母菌株能从简单、可再生性碳来源生物制造高价值的化学物质;该酵母菌株的动力来自可采光的纳米颗粒。  该半导体—微生物杂合体克服了生物无机系统的基本限制,为将来的生物混合体微生物设计奠定了基础;这些微生物可高效性地适用于更加复杂和功能性更强的生物制造过程。诸如细菌或真菌类微生物常被用于工业性生物制造,这主要是基于其通过基因微调代谢过程而具有的快速增殖及将碳源转变为各种不同其他类化学物质的能力。生物混合系统为生产高价值化学物质提供了一种颇具前景的方法;该系统将无机系统的采光能力与活细胞的生物合成能力结合在一起。现有的微生物混合系统是有限的,它们主要基于自养性细菌,后者在与更灵活的异养性微生物相比时,一般会局限于生成范围有限的简单化学产物。  与自养性细菌不同(自养性细菌通过太阳等无机来源获取能量),异养性细菌需要以碳为基础的有机来源的“燃料”(如糖)来再生细胞的NADPH;NADPH是一种驱动代谢过程的辅酶。这一条件一直是研发有效细胞—工厂的一个持续存在的挑战。  JunlingGuo和同事介绍了一种高度模块化的基于发面酵母(S.cerevisiae,面包酵母)的生物无机混合平台。除了能发面和酿造啤酒,S.cerevisiae还是一个被广泛用于生物制造的酵母菌种。在本研究中,研究人员研制了一种基于改良的酵母菌株,它被覆了无机性的纳米颗粒半导体。该生物无机酵母系统可采集来自光的能量,而这些光是由光敏纳米颗粒吸收的,它被转移至活细胞并被用来再生生物合成反应所需的NADPH。  相关论文信息:DOI:10.1126/science.aat9777  星系合并催生强力蒙尘类星体  据新的成像分析,在早期宇宙中,星系合并为形成光亮有力的被星尘遮蔽的类星体提供了原材料。这一聚焦于已知最亮星系的分析还揭示了非常明亮的星系是如何同时给其中心的超级巨大黑洞提供原料并用星尘将其遮盖的。  早期宇宙中最亮星系的中心有着超级巨大的黑洞。当星系材料掉落到这些年轻星系中心的黑洞时,它会释放能量并作为类星体而被观察到。天文学家先前发现了一群远方的被星尘遮蔽的强力类星体,但对它们是如何形成的一直不清楚。这些极为光亮的星体颇为罕见,它们对当前的星系形成及演化模型构成了挑战。  TanioDiazSantos等人在此分析了这类遮蔽星尘类星体中的一颗,所用的是阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)望远镜。他们用ALMA在亚毫米波长观察到了被称作WISEJ224607.57-052635.0的遮蔽星尘的类星体。他们的分析(包括星尘辐射)揭示了与该类星体通过气体和星尘桥接的3个小型的伴星系。进一步的研究揭示了这些伴星系与光亮中央类星体间的动态互动。研究人员从他们的发现推断,驱动星系合并的邻近星系的吸积是一种催化机制。该机制不仅提供原材料为高度光亮类星体供能,还提供了大量的遮蔽类星体的星尘。  相关论文信息:DOI:10.1126/science.aap7605

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  据美国每日科学网站5月2日报道,有人认为,早期火星表面可能有大量冰,但美日科学家的最新研究指出,早期火星的表面可能没有那么多冰,相反,其表面气候可能比较温暖,偶尔下雨。  40亿年前火星气候如何?科学家已辩论了数十年。火星景观的丰富程度令人惊讶,山谷纵横交错、湖盆遍布,可能还有海岸线,这些古老的河流特征让人们认为早期火星可能具有温暖湿润的气候。但这个想法遇到了挑战。首先,有人认为,那时进入火星大气层的太阳能太少,无法支持温暖湿润的气候;第二,最近的气候研究指出,火星古老的河流特征可以用冰冷的气候来解释,火星表面遍布冰层,其可以反射太阳辐射来为火星表面降温,偶尔的变暖事件会使大量冰融化,导致河流活动。  但日本工业大学地球生命科学研究所的拉米斯·拉米雷斯和美国国家航空航天博物馆地球和行星研究中心的罗伯特·克拉多克在新研究中指出,详细的地质和气候分析发现,很少有证据表明火星表面冰川化,早期火星可能是温暖而非冰冷的。  研究发表于最新一期《自然·地球科学》杂志。作者认为,火星表面的火山活动可以解释火星的河流特征。火山爆发会释放出二氧化碳、氢气和甲烷,可能导致温室效应,促使气候变暖,带来降水(包括降雨)以及“雕刻”出河谷和河流地貌的水流。然而,火星上的气候不像地球气候那样温暖湿润,火星上的降水量年均仅10厘米甚至更少,与地球半干旱地区相似。这种相对更干燥的气候表明,火星上可能也存在少量冰沉积物,尽管这些冰很薄,但容易融化,有助河流系统的形成。  未来,作者将在分析中使用更复杂的模型,进一步研究这一温暖半干旱气候假说。他们还将深入研究火星的最早期历史,希望厘清在形成这些河流特征之前的火星气候特征。

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NASA发射探测器寻找“新世界”。图片来源:ESO  经过两天的额外检查后,美国宇航局(NASA)最新的系外行星探测卫星——凌日系外行星勘测卫星(TESS)于美国东部时间4月18日18时51分(北京时间19日6时51分),由美太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。在随后的1小时内,太阳能电池阵列为这颗卫星的部署提供了动力。TESS是新一代系外行星“猎人”中的第一颗,将在地球附近寻找宜居的系外行星。  TESS是剑桥市麻省理工学院(MIT)研究人员的结晶——耗资3.37亿美元的TESS项目旨在确定至少50颗岩质系外行星。这些系外行星的大小与地球相仿或更大,它们的大气层将由更大型的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)仔细研究,该望远镜将于2020年发射。  就像开普勒空间望远镜一样,TESS通过盯着恒星寻找行星,即在行星从一颗恒星前方经过时寻找后者亮度的下降,这就是所谓的“凌日”现象。但是开普勒空间望远镜保持了一个固定的视角,只观察距离3000光年的0.25%的天空,而TESS将会在大约300光年的范围内观察85%的天空。  在未来两年中,这架探测器将利用携带的4个望远镜,观测从太阳系的极点到赤道(被称为黄道)的天空。在这一范围内观测一次将持续27天,然后再重复这个过程。在1年观测13次后,TESS将几乎覆盖一半的天空,之后它会翻转并观测另一个半球。  马里兰州格林贝尔特市NASA戈达德太空飞行中心项目科学家Stephen Rinehart说,在未来两年的时间里,TESS应该能够测量大约200万颗恒星的亮度。他说:“如果开普勒预测每颗恒星有一颗行星,我们将会看到更多行星。这将是一个数据的水龙头。”  TESS预计60天后抵达预定轨道,随后开启探测任务。  9年以来,开普勒空间望远镜在太空中发现了超过2600颗经过确认的系外行星,这意味着银河系中可能有数千亿颗系外行星。这些新的努力贡献了大量和地球大小类似的行星,它们的组成、大气和气候——这些因素决定其是否适宜生命存在——很值得进行研究。  开普勒空间望远镜是世界上首个用于探测太阳系外类地行星的飞行器,于2009年3月6日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,它是NASA发射的首颗类地行星探测器。在为期至少3年半的任务期内,开普勒空间望远镜对天鹅座和天琴座中大约10万个恒星系统展开观测,以寻找类地行星和生命存在的迹象。  开普勒空间望远镜最初被设计用来观测太空中的一片区域,并通过凌日现象寻找这些系外行星。在发射升空后,该望远镜取得了巨大的成功。然而在2012年——该项目运行3年时,开普勒空间望远镜4个反作用轮(用于使望远镜指向观测目标)中的1个发生了故障。而当又有一个反作用轮于2013年失效后,一切似乎都已无法挽回。但是开普勒空间望远镜的地面控制人员想出了一个聪明的办法,使得飞行器能够利用剩下的两个反作用轮、卫星的推进器以及太阳光子的压力继续工作。  据悉,当天将TESS送入太空的“猎鹰9”火箭的第一级在发射约9分钟后成功在海上回收。

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  《科学》杂志官网近日消息称,一项探索非编码DNA的新研究发现,调节基因活性区域的改变也可能导致自闭症,令人惊讶的是,这些变化倾向于从非自闭症的父亲那里继承而来。  过去十年中,研究人员已经发现了数百种可能影响大脑发育,从而增加自闭症风险的基因变异,但这些变异主要来自直接编码蛋白质的DNA中。此外,科学家一直试图在患者个体基因组中发现如何自发产生突变,而非从父母中寻找遗传突变。  论文作者、加利福尼亚大学遗传学家乔纳森·赛博特说:“基因组中只有2%由蛋白质编码基因组成,那些被称为‘垃圾’DNA的非编码部分,迄今在自闭症研究中一直被忽视。”  赛博特团队对能调节基因表达的非编码DNA部分特别感兴趣,他们研究了来自829个家庭的全基因组序列,包括自闭症个体、其没有患自闭症的兄弟姐妹和他们的父母。  评估个体非编码区DNA碱基变化带来的影响非常困难,因此,研究团队选择了所谓的大序列DNA结构变体作为考察对象。每个人在其基因组中仅有数千个结构变异,这样就缩小了分析范围,仅需要检查一小部分基因结构变体即可。  他们查找了一般人群变异少于预期的区域,包括在脑发育过程中负责调节基因活性并启动基因转录的位点,然后,通过检查父母对自闭症和非自闭症儿童的影响模式,检查这些区域的结构变体是否与自闭症有关。  研究人员发现,父亲传递了超过50%的变体,这表明自闭症儿童可能遗传了父亲而不是母亲的风险变异。为验证这个结果,赛博特团队随后测试了另外1771个家庭的样本,再次验证了上述结论。  对此,斯波坎华盛顿州立大学的神经科学家和计算生物学家露西卡·佩西欧托认为:“这是一篇非常好的文章,虽然有挑战性,但让我们思考自闭症遗传学的不同成因,这是对该领域的巨大贡献。”

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图片来源:《科学》  当太阳系45亿年前尚处于婴儿期时,一群原始行星在太阳周围旋转,其中一些合并为越来越大的天体,而另一些则在行星级的冲撞中变为碎片。那些撞击可能形成无数的宇宙碎片,其中一些作为富含碳的小行星围绕太阳旋转。现在,对一颗类似小行星的残骸的新分析却支持另外的观点:它们实际上是太阳系丢失的一颗行星的残骸,这些丢失的行星的体积有的可能类似于水星,甚至更大。  AlmahataSitta陨石是2008年落在苏丹努比亚沙漠中的数百块岩石碎片,其中包括一些被称为“橄辉无球粒陨石”的纹理粗糙的富含碳的碎片。其内部是微小的钻石,在最初形成时直径约为100微米,比星际气体和尘埃云层中的碳蒸汽凝结而来的钻石颗粒大得多。排除其他可能性之后,一项新研究提出,该陨石内的钻石形成于一颗大原始行星深部,并且是在它遭遇撞击变为宇宙碎片之前形成的。  那么,这颗行星究竟有多大呢?陨石内钻石中富含铁元素的硫化物提供了关键的证据。研究人员在近日发表于《自然—通讯》的文章中报告称,因为这些矿物质仅能在相当于地球海平面大气压约20万倍的压强下形成,因此这些钻石可能在体积相当于水星或更大的原始行星核心附近形成。另一个选择是,它们可能是在体积相当于火星或更大天体的富含金属物质的核心外围形成的。

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寻找伴侣让贝氏开角龙进化出美丽的角。图片来源:IMAGEBROKER  像三角龙这样长着角的恐龙,有精致的褶边和刺装饰它们的头骨,并随着时间的增长而变得更加精致和多样化。后来的物种,例如贝氏开角龙(如图),其褶边长达1米。古生物学家提出了几种是什么刺激了这种精心制作的“头饰”进化的想法。最近,一些研究人员认为,这可能是一种与其他恐龙交流的方式,以便帮助它们认识自己物种的成员。  为了检验物种识别是否为这些装饰物进化背后的驱动力,科学家研究了那些同样会共享领地的长着角的物种是否也有更独特的装饰物。他们比较了1035个不同物种对的350种不同特征。  结果显示,在同一地区,有38对物种同时存在,另外63对物种同时生活在同一块大陆上,尽管它们的化石从未在同一地区被发现。研究人员指出,没有任何证据表明,这些物种对中的任何一个明显区别于来自不同时期或完全不同区域的物种对。  这意味着角的进化不太可能是为了帮助动物识别自己的物种。相关论文近日刊登于《皇家学会学报B》。研究人员表示,更为合理的解释是,角的进化是由群体内性关系的信号驱动的:褶边和角意味着健康和力量,而更大、更漂亮的装饰物能帮助主人吸引配偶。

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