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《耶鲁大学公开课合集》|简介：《耶鲁大学公开课合集》汇集了耶鲁大学各学科的优质公开课资源。课程涵盖人文社科领域，如哲学、历史、文学等，深入探讨人类思想、文化的发展历程；科学领域包括物理、化学、生物等学科，以深入浅出的方式讲解前沿科学知识；还有社会科学方面，如经济学、心理学等，分析社会现象背后的原理。这些课程由耶鲁大学资深教授授课，他们凭借丰富的教学经验和深厚的学术造诣，采用独特的教学方法，激发学生的思考和讨论。通过学习这些公开课，全球各地的学习者可以接触到世界顶尖学府的教育资源，拓宽学术视野，培养批判性思维和跨学科知识体系，提升个人综合素质|标签：#耶鲁大学#公开课#学术课程#跨学科学习|文件大小：NG|链接：

生物学家通过珊瑚追查海洋生物发光的古老起源

生物学家通过珊瑚追查海洋生物发光的古老起源 生物发光生物通过化学反应产生光的能力在自然界中已经独立进化了至少94次，并参与了包括伪装、求偶、交流和狩猎在内的大量行为。到目前为止，最早的动物生物发光起源被认为是在大约 2.67 亿年前，在被称为"介形纲"的小型海洋甲壳类动物身上。但是，对于这种能发光的特性，生物发光的起源却一直很模糊。2009 年在巴哈马群岛展示生物荧光的八射珊瑚 Isidella sp.图片来源：Sönke Johnsen博物馆的珊瑚馆馆长、该研究的资深作者 Andrea Quattrini 说："没有人知道为什么动物中会首次出现这种进化。"但是，对于夸特里尼和主要作者、博物馆研究助理、前博士后丹尼尔-德里奥说，要最终解决生物发光进化的原因这个更大的问题，他们需要知道这种能力是什么时候首次出现在动物身上的。为了寻找这种特性的最早起源，研究人员决定回溯八射珊瑚的进化史。八射珊瑚是一种进化古老、经常发出生物光的动物，包括软珊瑚、海扇和海笔。与硬珊瑚一样，八射珊瑚也是一种微小的群体性珊瑚虫，它们分泌的框架成为它们的避难所，但与它们的石质亲戚不同的是，这种结构通常是柔软的。会发光的八射珊瑚通常只有在受到碰撞或其他干扰时才会发光，因此它们发光的确切功能还有点神秘。德里奥说："我们想弄清生物发光的起源时间，而八射珊瑚是地球上已知会发出生物发光的最古老的动物群体之一。所以，问题是它们是什么时候发展出这种能力的？"无独有偶，夸特里尼和哈维-马德学院的凯瑟琳-麦克法登在2022 年完成了一棵极为详细、证据确凿的八射珊瑚进化树。夸特里尼和她的合作者利用来自185种八射珊瑚的遗传数据绘制了这幅进化关系图，即系统发生图。有了这棵以基因证据为基础的进化树，德里奥和 Quattrini 便根据两块已知年龄的八射珊瑚的物理特征，将它们放入进化树中。科学家们利用这些化石的年龄和它们各自在章鱼进化树中的位置，大致推算出了章鱼支系分裂成两个或多个分支的时间。接下来，研究小组绘制出了系统进化树中具有生物发光物种的分支。在确定了进化树的日期并标注了包含发光物种的分支之后，研究小组利用一系列统计技术进行了一项名为"祖先状态重建"的分析。Quattrini说："如果我们知道今天生活的这些章鱼物种具有生物发光特性，我们就可以利用统计学推断出它们的祖先是否极有可能具有生物发光特性。具有共同特征的现存物种越多，随着时间的推移，这些祖先也可能具有这种特征的概率就越高。"研究人员在重建祖先状态时使用了许多不同的统计方法，但都得出了相同的结果：大约 5.4 亿年前，所有八射珊瑚的共同祖先很可能是生物发光体。这比之前被称为最早进化出生物荧光的发光甲壳动物早了 2.73 亿年。八射珊瑚有数千种生活代表，而且生物发光的发生率相对较高，这表明这种特性在八射珊瑚的进化成功中发挥了作用。研究人员说，虽然这进一步引出了八射珊瑚使用生物发光到底是为了什么的问题，但生物发光被保留了如此之久这一事实凸显了这种交流方式对于它们的适应和生存是多么重要。既然研究人员已经知道所有八射珊瑚的共同祖先很可能已经具备了自身发光的能力，那么他们就有兴趣更彻底地研究一下，在八射珊瑚类的 3000 多个现存物种中，哪些物种还能发光，哪些物种已经失去了这种特性。这将有助于找到与生物发光能力相关的一系列生态环境，并有可能阐明其功能。为此，德里奥说，她和她的一些合著者正在努力创造一种基因测试，以确定这些物种是否具有荧光素酶（一种参与生物发光的酶）基因的功能拷贝。对于光度未知的物种，这种测试将使研究人员能够更快、更容易地得到答案。除了揭示生物发光的起源，这项研究还提供了进化背景和见解，为今天监测和管理这些珊瑚提供了参考。珊瑚普遍受到气候变化和资源开采活动的威胁，尤其是捕鱼、石油和天然气开采和泄漏，以及最近的海洋矿物开采。这项研究为博物馆的海洋科学中心提供了支持，该中心旨在推动并与世界分享海洋知识。德里奥和Quattrini说，在科学家们弄清发光能力最初进化的原因之前，还有很多东西需要学习，尽管他们的研究结果将发光能力的起源置于进化时间的深处，但未来的研究仍有可能发现生物发光的历史更为久远。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

机器人化学家RoboChem的速度和准确性均优于人类化学家

机器人化学家RoboChem的速度和准确性均优于人类化学家 RoboChem 由弗吉尼亚大学范特霍夫分子科学研究所 Timothy Noël 教授的研究小组开发。他们的论文显示，RoboChem 是一种精确可靠的化学家，可以进行各种反应，同时产生极少量的废物。该系统全天候自主工作，能够快速、不知疲倦地提供结果。机器人化学的延时摄影。资料来源：阿姆斯特丹大学Noël介绍说："一周之内，我们就能优化合成大约十到二十个分子。而这需要一个博士生花费几个月的时间。机器人不仅能获得最佳反应条件，还能提供扩大规模的设置。这意味着我们可以生产与制药业供应商直接相关的数量。"Noël研究小组的专长是流动化学，这是一种新颖的化学方法，用柔性小管系统取代烧杯、烧瓶和其他传统化学工具。在 RoboChem 中，一根机械针小心翼翼地收集起始材料，并将这些材料混合在半毫升以上的小体积中。RoboChem 基于流动化学原理。反应在体积仅为 650 微升的小管子中流动进行。资料来源：阿姆斯特丹大学然后，这些物质通过管道系统流向反应器。在那里，大功率 LED 发出的光通过激活反应混合物中的光催化剂，引发分子转换。然后，光流继续流向自动核磁共振波谱仪，以识别转化的分子。这些数据会实时反馈给控制 RoboChem 的计算机。Noël说："这是 RoboChem 的大脑。它利用人工智能处理信息。我们使用一种机器学习算法，它能自主决定进行哪些反应。它始终以最佳结果为目标，并不断完善对化学的理解。"机器人针式取样器精确地选择各种试剂的数量，并巧妙地将它们混合在一起，形成反应溶液。资料来源：阿姆斯特丹大学为了证实 RoboChem 的成果，研究小组付出了巨大的努力。《科学》论文中收录的所有分子都是经过人工分离和检查的。Noël说，该系统的独创性给他留下了深刻印象："我从事光催化研究已经十多年了。尽管如此，RoboChem 所显示的结果是我无法预测的。例如，它发现了只需要很少光的反应。有时，我不得不挠头去想它到底做了什么。这时你会想，如果是我们，也会这样做吗？现在回想起来，你就会明白 RoboChem 的逻辑。但我怀疑我们自己是否也能获得同样的结果。至少不会这么快'。RoboChem 的核心是一个功能强大的光化学反应器，其特点是有一排非常强大的 LED 照亮反应溶液。在这里，分子根据人工智能控制器的指令进行转化。资料来源：阿姆斯特丹大学研究人员还使用 RoboChem 复制了之前在四篇随机选取的论文中发表的研究成果。然后，他们确定了Robochem是否产生了相同或更好的结果。在大约80%的情况下，该系统产生了更好的结果。Noël说：'在另外20%的情况下，结果是相似的。这让我毫不怀疑，人工智能辅助方法将在最广泛的意义上有益于化学发现。"RoboChem 和其他"计算机化"化学的意义还在于生成高质量的数据，这将有利于人工智能在未来的应用。在传统的化学发现中，只对少数分子进行深入研究。然后将结果推断到看似相似的分子上。RoboChem 生成的数据集完整而全面，每个分子的所有相关参数都能在其中获得。这就提供了更多的洞察力。RoboChem 采用机器学习算法处理从系统中获取的数据。它决定执行哪些反应，始终以最佳结果为目标。人工干预只发生在开始阶段，即设置储备溶液和启动 RoboChem 会话。资料来源：阿姆斯特丹大学另一个特点是，RoboChem系统还能记录"负面"数据。在目前的科学实践中，大多数发表的数据只反映成功的实验。失败的实验也能提供相关数据。但这些数据只能在研究人员的手写实验笔记中找到。这些数据没有公开发表，因此无法用于人工智能驱动的化学研究，RoboChem 也将改变这一点。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

耶鲁大学新研究揭示小行星撞击可能引发了"雪球"地球时期

耶鲁大学新研究揭示小行星撞击可能引发了"雪球"地球时期 一个由耶鲁大学领导的研究小组提出，大型小行星撞击可能会突然引发"雪球"地球时期，即地球被冰雪包裹的时期，从而解决了有关这些气候剧变的长期争论。他们利用复杂的气候模型进行的研究表明，在某些寒冷的气候条件下，小行星撞击可能会在十年内使地球进入全球冰川状态。图片来源：人工智能生成的图片，由 Michael S. Helfenbein 创建和编辑根据一项新的研究，这些所谓的"雪球"地球时期，即地球表面被冰覆盖数千年甚至数百万年的时期，可能是由撞向地球的大型小行星突然引发的。这项研究结果发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上，可能回答了几十年来困扰科学家的一个问题，即地球历史上已知的一些最剧烈的气候变化。除耶鲁大学外，参与这项研究的还有芝加哥大学和维也纳大学的研究人员。气候模型学家从 20 世纪 60 年代起就知道，如果地球变得足够寒冷，冰雪的高反射率可能会形成一个"失控"的反馈回路，产生更多的海冰和更低的温度，直到地球被冰雪覆盖。在距今 7.2 亿年至 6.35 亿年前的地球新近纪，这样的情况至少出现过两次。然而，要解释这些被称为"滚雪球地球"事件的全球冰川期的起因，却一直没有定论。大多数理论都认为，大气中的温室气体以某种方式减少到了"滚雪球"开始的程度。全球冰川作用的新视角第一作者、耶鲁大学文理学院地球与行星科学系理查德-福斯特-弗林特博士后傅敏敏说："我们决定探索另一种可能性。如果是地外撞击导致气候变化过渡非常突然呢？"在这项研究中，研究人员使用了一个复杂的气候模型，该模型在不同条件下表现了大气和海洋环流以及海冰的形成。该气候模型与用于预测未来气候情景的气候模型类型相同。在这种情况下，研究人员将其模型应用于假设的小行星撞击在过去四个不同时期造成的后果：工业化前（150 年前）、末次冰川最盛时期（2.1 万年前）、白垩纪（1.45 至 6600 万年前）和新近纪（10 亿至 5.42 亿年前）。研究人员发现，对于两种较暖的气候情景（白垩纪和工业化前），小行星撞击不太可能引发全球冰川。但在末次冰川极盛时期和新近纪的情景中，地球的温度可能已经冷到足以被视为冰河时期小行星撞击可能会使地球进入"雪球"状态。"我们的研究结果最让我惊讶的是，在足够寒冷的初始气候条件下，小行星撞击后的'雪球'状态可以在短短十年内就在全球海洋上形成，"合著者、耶鲁大学文理学院海洋与大气科学教授阿列克谢-费多罗夫（Alexey Fedorov）说。"到那时，赤道的海冰厚度将达到 10 米左右。相比之下，现代北极地区的海冰厚度通常为一到三米。"至于小行星在未来几年引发"雪球地球"时期的可能性，研究人员表示这种可能性不大部分原因是人类造成的气候变暖使地球升温尽管其他撞击可能具有同样的破坏性。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

德国化学家成功合成含有两种不同金属原子的二茂金属

德国化学家成功合成含有两种不同金属原子的二茂金属 茂金属化学的进步导致了"杂多金属"夹层分子的合成，这种分子的创造具有挑战性，但却为新的化学发现和工业应用提供了潜力。安德烈-舍费尔（André Schäfer）和英格-比绍夫（Inga Bischoff）在实验室中与他们的新型二茂金属样品。图片来源：萨尔州大学/Thorsten Mohr没有人确切知道目前有多少种三明治分子，但数量肯定数以千计。它们都有一个共同点：在两个碳原子的扁平环之间有一个金属原子。至少在 2004 年之前，人们一直是这么认为的，直到塞维利亚大学的一个研究小组有了惊人的发现。长期以来，这种含有两个锌原子的"二茂金属"一直是同类作品中的佼佼者，直到去年英国的一个研究小组成功合成了一种非常类似的含有两个铍原子的分子。但现在，德国萨尔州大学安德烈-舍费尔博士研究小组的博士生英格-比肖夫（Inga Bischoff）又向前迈进了一大步。她成功地在实验室中合成了世界上第一个"异双金属"夹层复合物一种含有两种不同金属原子的二茂金属。理论与实践的突破2004 年发现第一个茂金属后不久，理论研究表明它不一定要含有两个完全相同的金属原子，含有两个不同金属原子的复合物也应该是稳定的。这些预测是在利用功能强大的计算机进行量子化学建模计算的基础上得出的。尽管预测了这种分子的稳定性，但在英格-比绍夫取得目前的突破之前，所有在实验室中制造这种分子的尝试都没有成功。"当你意识到手中握着的是什么时，你会感到非常兴奋和特别。肉眼看上去，它只是另一种白色粉末。但我仍然清楚地记得，当我们第一次在电脑屏幕上看到实验测定的分子结构时，我们知道我们有了一个含有两种不同金属原子的三明治分子，"安德烈-舍费尔博士说。"选择哪种碳环和在碳环之间包围哪种金属原子一样重要。这一点至关重要，因为环状碳环和金属原子的电子结构必须相互匹配，我们的'异双金属二茂金属'中包含的金属是锂和铝。计算预测这两种金属将是合适的候选金属，因为它们的电子结构在某些意义上与两个锌原子的电子结构相似，我们知道这两种金属可以形成稳定的二茂金属。"但是，听起来简单明了的事情却花了几个月的时间才实现。事实证明，这种分子非常活跃，只能在惰性氮气或氩气毯下合成、储存和分析。如果它接触到空气，就会直接分解。一旦合成了这种分子，就需要对其进行表征，这就需要萨尔州大学的整个科学家团队的参与。他们的工作成果现已发表在备受推崇的《自然-化学》杂志上。"我们的杂多金属二茂金属实际上代表了一类全新的夹层分子。"小组负责人 André Schäfer 博士说："谁知道呢，也许有一天它也会被写进学生的教科书中。但首先，我们需要进一步研究它。目前，我们对它的结构有了很好的了解，但对它的反应性仍然知之甚少。如果我们找到其他合适的金属原子组合，将来很可能合成出其他夹杂多金属的二茂金属。"1973 年，德国化学家恩斯特-奥托-费舍尔（Ernst Otto Fischer）和英国化学家杰弗里-威尔金森（Geoffrey Wilkinson）获得诺贝尔奖，以表彰他们在有机金属（即所谓的夹心化合物）化学方面独立完成的开创性工作，这凸显了这类分子的巨大意义。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

耶鲁大学研究人员发现助长妄想症的脑区

耶鲁大学研究人员发现助长妄想症的脑区 在不断变化的环境中调整对自己的行为及其后果的信念的能力，是高级认知的一个决定性特征。然而，如果这种能力受到破坏，就会对认知和行为产生负面影响，导致妄想症或认为他人意图伤害我们等心理状态。在一项新的研究中，耶鲁大学的科学家们揭示了大脑的一个特定区域是如何因果性地引发这些偏执情绪的。他们的新方法涉及将从猴子那里收集到的数据与人类数据进行比对，这也提供了一个新的跨物种框架，科学家可以通过对其他物种的研究更好地了解人类的认知。他们的研究结果和使用的方法最近发表在《细胞报告》杂志上。虽然过去的研究表明某些大脑区域与妄想症有关，但人们对妄想症神经基础的了解仍然有限。在这项新研究中，耶鲁大学的研究人员分析了多个实验室以前对人类和猴子进行研究的现有数据。在之前的所有研究中，人类和猴子都执行了相同的任务，该任务可以捕捉到参与者认为其所处环境的不稳定性。在每项研究中，参与者都会在屏幕上看到三个选项，它们与获得奖励的不同概率相关联。如果受试者选择了获得奖励概率最高的选项，他们在各次试验中点击的次数就会减少，从而获得奖励。而概率最低的选项则需要更多的点击才能获得奖励。而第三个选项则处于中间位置。参与者没有关于奖励概率的信息，只能通过反复试验找出最佳选项。经过一定次数的试验后，在没有任何警告的情况下，最高和最低奖励概率选项会翻转。耶鲁大学文理学院心理学和神经科学副教授、该研究的共同第一作者史蒂夫-张（Steve Chang）说："因此，参与者必须找出什么是最佳目标，而当感知到环境发生变化时，参与者就必须找到新的最佳目标。"参与者在翻转前后的点击行为可以揭示他们认为环境的不稳定性，以及他们的行为在不断变化的环境中的适应性。耶鲁大学医学院精神病学副教授、本研究的共同第一作者菲利普-科莱特（Philip Corlett）说："我们不仅使用了猴子和人类执行相同任务的数据，还对这两个数据集进行了相同的计算分析。计算模型本质上是一系列方程，我们可以用它来尝试解释行为，在这里，它充当了人类和猴子数据之间的共同语言，让我们可以将两者进行比较，看看猴子的数据与人类的数据有什么联系。"在之前的研究中，一些猴子的两个脑部区域中的一个发生了微小但特殊的病变：眶额皮层（与奖赏相关的决策相关）或丘脑内侧（将环境信息发送到大脑的决策控制中枢）。在人类参与者中，有些人曾报告过高度妄想症，有些人则没有。研究人员发现，两个脑区的病变都会对猴子的行为产生负面影响，但影响的方式不同。眶额皮层受损的猴子即使没有得到奖励，也会更经常地坚持相同的选择。而丘脑内侧受损的猴子则表现出不稳定的切换行为，即使在获得奖励后也是如此。他们似乎认为自己所处的环境特别不稳定，这与研究人员在患有高度妄想症的人类参与者身上观察到的情况类似。研究人员说，这些发现提供了新的信息，让人们了解人脑中发生了什么，以及丘脑内侧在人们出现妄想症时可能扮演的角色。它们还为如何在更简单的动物身上研究复杂的人类行为提供了一条途径。科莱特说："这让我们能够提出这样的问题：如何将我们在更简单的物种比如大鼠、小鼠，甚至无脊椎动物身上学到的知识转化为对人类认知的理解。这种方法还能让研究人员评估影响妄想症等状态的药物治疗在大脑中的实际作用。也许下一步，我们可以利用它找到减少人类妄想症的新方法。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1016/j.celrep.2024.114355 ... PC版： 手机版：