這一條將環球科學設為星標
週一至週五
第一時間掌握
最新鮮的全球科技資訊
· 代謝 ·
飲食中沒有它，體重一週或減輕25%：科學家找到能量代謝中的關鍵氨基酸
圖片來源：Pixabay
據《自然》新聞（Nature news）訊息，在一項於5月21日發表於《自然》的研究中，美國和加拿大的研究人員發現，半胱氨酸【一種存在於肉類和全穀物等高蛋白食物中的氨基酸，屬於人體的條件必需氨基酸，人體能將蛋氨酸（也稱為甲硫氨酸）轉化為半胱氨酸】在減肥和新陳代謝中起著重要作用。如果小鼠缺乏胱硫醚γ-裂解酶（這種酶能將其他分子分解成半胱氨酸），且其飲食也缺乏半胱氨酸，它們在一週內體重能減輕30%，不過這一效果很容易逆轉。
研究人員進行了一項對照飲食測試，對比了在十種飲食中（缺乏半胱氨酸或九種必需氨基酸，如苯丙氨酸、蛋氨酸或色氨酸），因基因編輯喪失胱硫醚 γ-裂解酶的小鼠與仍含有該酶的對照組小鼠的體重減輕情況。他們發現，與食用其他飲食的小鼠相比，缺乏胱硫醚γ-裂解酶的小鼠在食用無半胱氨酸飲食後體重減輕最為顯著，接近31%。而有胱硫醚γ-裂解酶的小鼠在食用缺乏半胱氨酸的飲食後體重並未減輕。如果飲食中缺乏半胱氨酸和蛋氨酸（也稱為甲硫氨酸），並且限制卡路里攝入，這些仍有酶的小鼠體重能夠減輕約25%。
研究顯示，半胱氨酸缺乏會激活了整合應激反應和氧化應激反應，兩者相互放大。此外，組織中的輔酶 A（CoA）水平降低，導致線粒體功能下降和代謝重程式設計。小鼠會出現能量效率低下的無氧糖酵解和三羧酸迴圈缺陷，其尿中會持續排出丙酮酸、乳清酸、檸檬酸和氨基酸等。研究表明，半胱氨酸限制對體重減輕、代謝和應激訊號傳遞產生了最大影響。減少人體攝入的半胱氨酸量並限制總熱量攝入可能有助於燃燒脂肪。賓夕法尼亞州立大學進行的一項短期人體試驗表明，低蛋氨酸和低半胱氨酸飲食對超重人群確實有助於減肥，且沒有負面影響，不過還需要進行更多人體試驗來評估這些飲食的有效性和安全性。（《自然》新聞）
·行星探測·
火星斜坡條紋很可能與液態水無關，挑戰了火星宜居的假設
圖片來源：NASA
20世紀70年代，美國航空航天局（NASA）“海盜號”（Viking）任務期間第一次在火星的懸崖和隕石坑壁上發現了奇特的條紋，這些條紋被稱為“斜坡條紋”（slope streaks），還有些叫做“季節性斜坡紋線”（recurring slope lineae，RSL）——這些條痕在溫暖的季節出現並得以延伸，在寒冷的季節則會消退。這些條紋的形成機制一直備受爭議，之前有研究認為其可能與液態水的流動有關，暗示火星表面可能存在可居住的環境。但近日，一項發表於《自然·通訊》（Nature Communications）的研究卻支援火星斜坡條紋及RSL的乾燥形成機制，即這些條紋很可能不是液態水流動的跡象，而是由風、塵埃活動等幹過程觸發形成。
利用深度學習技術，研究者先用已確認的火星表麵條紋訓練他們的演算法，然後用該演算法分析了超過86 000張高解析度衛星影像，最終生成了首個包含超過50萬處火星表麵條紋的全球目錄，為研究斜坡條紋及RSL的分佈特徵和形成機制提供了重要的資料基礎。分析發現，斜坡條紋與RSL的形成很可能與液態水無關，而是與火星上的風和塵埃活動密切相關。該研究結果挑戰了此前關於火星上可能存在液態水且宜居的假設，表明火星的氣候系統和地質活動可能比之前認為的更為乾燥。（scienmag）
· 電晶體·
全球首個常溫下可執行的拍赫茲光電電晶體
5月9日，在一項發表於《自然·通訊》（Nature Communications）的研究中，美國亞利桑那大學的研究團隊展示了一種利用持續時間不到萬億分之一秒的超快光脈衝來操縱石墨烯中電子的方法。透過量子隧穿效應，他們記錄到了電子幾乎瞬間繞過物理屏障的現象，在引入市售電晶體後，成功製造出首個速度達到拍赫茲的光電電晶體。
石墨烯是一種由單層碳原子構成的材料。當雷射照射到石墨烯上時，會激發其中的電子並形成電流。由於石墨烯具有對稱的原子結構，這些電流往往會相互抵消，致使檢測不到淨電流。但研究人員意外地發現，透過修改石墨烯樣品，他們能夠捕捉到電子幾乎瞬間穿過石墨烯的過程——這就是所謂的“隧穿”現象。為了製造這種世界上最快的拍赫茲量子電晶體，研究團隊使用了市售石墨烯光電電晶體，並在其基礎上引入了一層特殊的矽層。透過以638阿秒（1阿秒等於百億億分之一秒）的速率開關的雷射，他們成功實現了這一創舉。這一成果將重新定義計算機處理能力的極限，意味著超高速計算機技術的重大飛躍。這種新技術有望使計算機以比當前頂級處理器快100萬倍的速度執行，可極大地推動計算方式的革命。隨著人工智慧等軟體技術迅速發展，硬體的進步顯得尤為重要。基於這項發現，科學家可以開發出與軟體技術革新相匹配的新一代硬體。這將顯著促進太空探索、化學研究、醫療保健等多個領域的進步。（《科技日報》、亞利桑那大學）
· 健康·
乳液和香水會削弱“人體氧化場”，但好壞尚未可知
美國加利福尼亞大學歐文分校的化學家Manabu Shiraiwa帶領團隊於2022年在《科學》（Science）上發表研究，首次提出“人體氧化場”（human oxidation field）這一概念。他們發現，當皮膚中的油脂暴露於臭氧時，會產生高活性的羥基自由基。這些自由基可以分解周圍空氣中的其他氣體，形成一個“氧化場”。這一發現引發該研究團隊探究了另一個問題：人們塗抹在皮膚上的產品（如乳液和香水）是否也會改變周圍的空氣。近日，他們把相關研究結果發表在《科學·進展》（Science Advances）雜誌上。
為了找出答案，研究者進行了兩項實驗：一項是讓4位受試者在他們手背上噴灑一種流行的香水；另一項是讓另外4位受試者在皮膚上塗抹無香身體乳。這兩組受試者分別坐在一個房間裡，並暴露在濃度達40ppb（ppb表示十億分之一）的臭氧中，持續2至4小時，該臭氧濃度低於美國空氣汙染標準。同時，研究者透過分析房間裡的空氣成分，從而推斷髮生的自由基反應。結果發現，當受試者使用乳液或香水時，他們身體產生的羥基自由基數量顯著減少，特別是使用香水時，身體周圍的自由基濃度降低了約86%。不過，目前尚不清楚減少自由基濃度對健康的具體影響。如果自由基與有害氣體反應生成有毒物質，那麼使用個人護理產品可能是一種保護措施；但如果自由基有助於分解有害氣體，那麼使用這些產品可能會使人體更易受到傷害。（Science news）
· 動物學·
蠑螈斷肢再生離不開位置記憶
蠑螈手臂再生中位置記憶的模型 圖片來源：Tanaka Lab/IMBA
墨西哥蠑螈能在8周內重新生長出意外失去的斷肢，其再生能力受到了科學界的關注。但是，目前尚不清楚其幹細胞如何“知道”受損肢體位於身體何處，並在對應位置長出結構。5月21日，一項發表於《自然》（Nature）的研究揭開了謎團。
奧地利科學院分子生物技術研究所的研究人員此前曾發現，當蠑螈肢體被咬斷後，前側和後側的幹細胞在再生過程中會表達不同訊號因子，前側（拇指側）會表達成纖維細胞生長因子FGF8，而後側（小指側）表達音蝟因子Shh（人類和動物胚胎髮育的主要訊號分子），兩者互相促進，引導肢體再生。以此為基礎，在新研究中，他們探究了前後側再生訊號表達差異的原因，發現在受傷前，蠑螈的前後側細胞就存在基因表達差異，其中Hand2基因僅在後側表達。研究人員，提出了一種新的肢體再生模型，即在完整的肢體中，後側細胞會一直以低水平表達 Hand2。當蠑螈肢體受傷後，後肢細胞會提高Hand2的表達水平，並在部分細胞中啟用Shh的表達；靠近Shh訊號源的細胞會再生為小指等，而遠離訊號源的細胞則再生為拇指。當將前側的細胞置於後側時，它們也會再生為後肢形態。一旦再生完成，後肢細胞的Hand2表達又會回到基礎水平。這些發現首次解釋了預先存在的位置記憶訊號，如何在受傷後重新啟用，為細胞提供了正確的“位置記憶”，以反覆誘導肢體的正確再生，這為再生醫學帶來了新的見解。（奧地利科學院分子生物技術研究所）
撰寫：馬一瑗、王怡博、clefable
編輯：clefable
封面來源：pixabay
-電商廣告-