科学家揭开格陵兰接地带融化之谜

科学家揭开格陵兰接地带融化之谜 彼得曼冰川排水量约占格陵兰冰原的 4%，它正无情地向北冰洋移动。一项新的观测和建模研究表明，冰川比以前想象的更容易受到温暖海水侵入其底部的影响，从而导致加速融化，并增加未来海平面上升的潜在严重性。图片来源：Eric Rignot / UCI在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中，由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组利用欧洲多项卫星任务提供的雷达干涉测量数据绘制了彼得曼冰川的潮汐运动图，并利用麻省理工学院的通用计算模型估算了气候变化对冰川、海水和陆地等复杂环境的影响。冰川与海洋相互作用认识的进展"卫星数据显示，随着潮汐的变化，冰川会移动几公里（或几千英尺），"第一作者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学博士候选人拉特纳卡尔-加迪（Ratnakar Gadi）说。"通过将这种迁移计入麻省理工学院的海洋数值模型，我们能够估算出 2000 年到 2020 年间冰层大约会变薄 140 米（460 英尺）。平均而言，融化速度从 20 世纪 90 年代的每年约 3 米增加到 2020 年代的每年 10 米。"该论文的资深合著者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学教授埃里克-里格诺特（Eric Rignot）说，他的团队近年来进行的这项研究和其他研究使极地冰川研究人员对海洋和冰川相互作用的思考发生了根本性转变。"长期以来，我们一直认为冰与海洋之间的过渡边界是尖锐的，但事实上并非如此，它扩散到一个非常宽的区域，即'接地带'，有几公里宽，"里格诺特说，他同时也是美国宇航局JPL的高级研究科学家。"海水随着该区域海洋潮汐的变化而涨落，并从下往上有力地融化接地冰"。加迪说，根据模型预测，接地带空腔口附近的融化率最高，高于冰架空腔内的其他地方。冰下水温升高和海水入侵增加，解释了沿彼得曼中央流线观测到的冰层变薄的原因。根据这项研究，接地带空腔的拉长形状是导致冰加速融化的主要原因。在仅考虑海洋温度升高的情况下运行数值模型时，研究小组发现冰层变薄了约 40 米。在第二次建模中，接地带空腔从 2 公里增加到 6 公里，在这种情况下，冰层变薄增加到 140 米。对未来海平面上升预测的影响加迪说："这些建模结果得出结论，接地带长度的变化比单纯的海洋温度升高更能显著增加融化量。研究人员指出，接地带冰雪融化减少了冰川流向大海时的阻力，加速了冰川的后退。研究人员说，这是预测未来海平面上升严重程度的一个关键因素。"里格诺特说："本文发表的结果对冰原建模和海平面上升预测具有重大意义。早先的数值研究表明，如果将接地带的融水计算在内，冰川质量损失的预测值将增加一倍。本研究的建模工作证实了这些担忧。冰川在海洋中的融化速度要比之前假设的快得多。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家驯服了75%癌症背后的无形怪物

科学家驯服了75%癌症背后的无形怪物 MYC 是一种无形的蛋白质，它使大多数人类癌症患者的病情恶化。加州大学河滨分校的研究人员找到了抑制它的方法，为新时代的治疗带来了希望。在健康细胞中，MYC 帮助引导转录过程，在这一过程中，遗传信息从DNA转化为RNA，并最终转化为蛋白质。"正常情况下，MYC 的活性受到严格控制。在癌细胞中，它变得异常活跃，无法正常调节，"UCR 化学副教授 Min Xue 说。Xue 说："MYC不像癌细胞的食物，更像是促进癌症快速生长的类固醇。这就是为什么MYC是75%人类癌症病例的罪魁祸首。"在项目伊始，UCR 研究小组就相信，如果能够抑制 MYC 的过度活跃，就能为控制癌症打开一扇窗。然而，找到控制 MYC 的方法是一项挑战，因为与大多数其他蛋白质不同，MYC 没有结构。薛说："它基本上是一团随机的东西。传统的药物发现管道依赖于定义明确的结构，而MYC不存在这种结构。"药物发现的创新方法Xue作为资深作者发表在《美国化学学会杂志》上的一篇新论文介绍了一种能与 MYC 结合并抑制其活性的多肽化合物。2018 年，研究人员注意到，改变多肽的刚度和形状可以提高其与 MYC 等无结构蛋白靶标相互作用的能力。MYC蛋白（灰色丝带）与DNA结合，促进癌症进展。加州大学洛杉矶分校的研究人员开发出一种分子（橙色椒盐脆饼状），能与 MYC 结合，抑制其促癌功能。资料来源：Min Xue/加州大学洛杉矶分校肽可以呈现各种形式、形状和位置。一旦将它们弯曲并连接成环，它们就无法采用其他可能的形式，因此它们的随机性很低，这有助于结合。在这篇论文中，研究小组描述了一种新的多肽，它能以所谓的亚微摩亲和力直接与 MYC 结合，这种亲和力越来越接近抗体的强度。换句话说，这是一种非常强且特异的相互作用。研究人员介绍说："与以前的版本相比，我们将这种多肽的结合性能提高了两个数量级。这使它更接近我们的药物开发目标。"目前，研究人员正在使用脂质纳米粒子将多肽送入细胞。这是一种由脂肪分子组成的小球，并不适合用作药物。展望未来，研究人员正在开发化学方法，以提高先导肽进入细胞的能力。一旦肽进入细胞，它就会与 MYC 结合，改变 MYC 的物理特性，阻止它进行转录活动。这项工作部分得益于美国国防部和国会指导的医学研究以及美国国立卫生研究院的资助。Xue在加州大学河滨分校的实验室开发分子工具，以更好地理解生物学，并利用这些知识进行药物研发。长期以来，他一直对混沌过程的化学性质感兴趣，这吸引了他去挑战驯服 MYC。"MYC基本上代表着混乱，因为它缺乏结构。这一点以及它对多种癌症的直接影响，使它成为癌症药物开发的圣杯之一，"Xue说。"我们非常兴奋，因为它现在就在我们的掌握之中"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家利用激光技术揭示了量子材料隐藏的特性

科学家利用激光技术揭示了量子材料隐藏的特性 加州大学圣迭戈分校的研究人员利用一种先进的光学技术进一步了解了一种名为Ta2NiSe5（TNS）的量子材料。他们的研究成果发表在《自然-材料》（Nature Materials）杂志上。材料可以通过不同的外部刺激受到扰动，通常是温度或压力的变化；然而，由于光是宇宙中速度最快的东西，材料对光刺激的反应非常快，从而揭示出原本隐藏的特性。通过改进技术，研究小组获得了更广泛的频率范围，从而揭示了 TNS 激子凝聚态的一些隐藏特性。资料来源：Sheikh Rubaiat Ul Haque / 斯坦福大学量子材料中的先进光学技术"从本质上讲，我们用激光照射一种材料，这就像定格摄影，我们可以逐步跟踪该材料的某种特性，"领导这项研究的物理学教授理查德-阿维特说，他也是论文的作者之一。"通过观察组成粒子如何在该系统中移动，我们可以找出这些以其他方式很难发现的特性。"该实验由第一作者谢赫-鲁巴亚特-乌尔-哈克（Sheikh Rubaiat Ul Haque）完成，他于2023年从加州大学圣地亚哥分校毕业，现在是斯坦福大学的一名博士后学者。他与阿弗里特实验室的另一名研究生张远一起改进了一种名为太赫兹时域光谱学的技术。这项技术允许科学家在一定频率范围内测量材料的特性，而哈克的改进使他们能够获得更广泛的频率范围。量子态和光放大这项工作基于论文的另一位作者、苏黎世联邦理工学院教授尤金-德姆勒（Eugene Demler）提出的理论。Demler 和他的研究生马里奥斯-迈克尔（Marios Michael）提出了这样一个观点：当某些量子材料被光激发时，它们可能会变成一种能放大太赫兹频率光的介质。这促使哈克及其同事仔细研究 TNS 的光学特性。当电子被光子激发到更高的层次时，会留下一个空穴。如果电子和空穴结合在一起，就会产生激子。激子还可能形成凝聚态当粒子聚集在一起并表现为单一实体时会出现的一种状态。在 Demler 理论的支持下，利用马克斯-普朗克物质结构与动力学研究所 Angel Rubio 小组的密度泛函计算，研究小组得以观测到反常的太赫兹光放大现象，从而揭示了 TNS 激子凝聚态的一些隐藏特性。凝缩物是一种定义明确的量子态，使用这种光谱技术可以将它们的某些量子特性印刻到光上。这可能会对利用量子材料的纠缠光源（多个光源具有相互关联的特性）这一新兴领域产生影响。哈克说："我认为这是一个广阔的领域。Demler的理论可以应用于一系列具有非线性光学特性的其他材料。有了这项技术，我们就能发现以前从未探索过的新的光诱导现象。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现一种能使骨质翻倍的新激素

科学家发现一种能使骨质翻倍的新激素 加州大学旧金山分校和加州大学戴维斯分校的研究人员解开了一个由来已久的谜团，即母乳喂养的妇女如何在因分泌乳汁而流失钙质的情况下仍能保持强健的骨骼。一种新发现的激素能使哺乳期妇女的骨骼保持强壮，这种激素还能帮助骨折愈合并治疗更多人群的骨质疏松症。加州大学旧金山分校和加州大学戴维斯分校的研究人员发现，在小鼠体内，被称为母体脑激素（CCN3）的荷尔蒙能增加骨密度和强度。他们的研究结果发表在《自然》（Nature）杂志上，解决了一个长期存在的难题，即在母乳喂养期间，即使骨骼中的钙被剥离以支持乳汁分泌，妇女的骨骼仍能保持相对强健。新论文的资深作者、加州大学旧金山分校细胞分子药理学教授霍利-英格拉哈姆（Holly Ingraham）博士说："这些发现的一个显著特点是，如果我们没有对雌性小鼠进行研究（不幸的是，这是生物医学研究的常态），那么我们就可能完全错过这一发现。这凸显了研究雌雄动物的整个生命周期对于全面了解生物学是多么重要。"全世界有 2 亿多人患有骨质疏松症，这是一种严重的骨骼衰弱，可导致频繁骨折。女性绝经后患骨质疏松症的风险尤其高，因为性激素雌激素水平下降，而雌激素通常能促进骨骼的形成。哺乳期的雌激素水平也很低，但这一时期骨质疏松症和骨折却更少见，这表明促进骨骼生长的除了雌激素，还有其他因素。英格拉哈姆的实验室以前曾发现，在雌性小鼠体内，而不是雄性小鼠体内，阻断大脑一小块区域内特定神经元中的一种特殊雌激素受体，会导致骨量大幅增加。他们怀疑是血液中的一种荷尔蒙导致了超强的骨骼，但当时却找不到这种荷尔蒙。在这项新研究中，英格拉哈姆及其合作者对这种造骨激素进行了详尽的搜索，最终确定CCN3是导致雌性突变的因素。最初，研究小组对这一结果感到惊讶，因为CCN3并不符合神经元分泌激素的典型特征。当他们在哺乳期雌性小鼠的同一脑区发现CCN3后，他们的疑虑消失了。如果这些特定神经元不产生CCN3，哺乳期雌性小鼠的骨质就会迅速流失，其婴儿的体重也会开始下降，这证实了这种激素在哺乳期维持骨骼健康的重要性。基于这一发现，他们现在将CCN3称为母体脑激素（MBH）。当对年轻成年和老年雌性或雄性小鼠实施增加循环CCN3的策略时，它们的骨量和骨强度在数周内大幅增加。在一些完全缺乏雌激素或非常年老的雌性小鼠中，CCN3能使骨量增加一倍以上。当英格拉汉姆的科学合作者、加州大学戴维斯分校的托马斯-安布罗西博士对这些骨头进行测试时，他对这些骨头的强度感到惊讶。他解释说："在某些情况下，高矿化度的骨骼并不是更好；它们可能更脆弱，实际上更容易断裂。但当我们对这些骨骼进行测试时，发现它们比通常的骨骼要坚固得多。"安布罗西仔细观察了骨骼中负责生成新骨的干细胞，发现当这些细胞接触CCN3时，它们更容易生成新的骨细胞。为了测试这种激素帮助骨骼愈合的能力，研究人员制作了一种水凝胶贴片，可以直接贴在骨折部位，在两周内缓慢释放CCN3。在老年小鼠身上，骨折通常愈合得不好。然而，CCN3贴片刺激了骨折部位新骨的形成，有助于骨折的年轻愈合。Ambrosi说："我们从未能通过任何其他策略实现这种矿化和愈合效果。很高兴能继续跟进，并将CCN3应用于其他问题，如软骨再生。"研究人员计划今后就CCN3的分子机制、母乳喂养妇女体内的CCN3水平以及这种激素治疗各种骨骼疾病的潜力开展研究。第一作者之一、加州大学旧金山分校内分泌学部指导医师兼科学家穆里尔-巴贝（Muriel Babey）博士热切希望了解CCN3在临床相关疾病中如何影响骨代谢。威廉-克劳斯（William Krause）博士是一名资深科学家，也是该项目的共同负责人，他将与加州大学旧金山分校催化剂项目合作，开始转化这些新成果。英格拉哈姆说："骨质流失不仅发生在绝经后的妇女身上，而且经常发生在服用某些激素阻断剂的乳腺癌幸存者身上；年轻、训练有素的精英女运动员身上；以及髋部骨折后相对存活率比妇女低的老年男性身上。如果CCN3能在所有这些情况下增加骨量，那将令人无比兴奋。"编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

接种COVID-19疫苗后感觉不适？科学家认为这其实是个好兆头

接种COVID-19疫苗后感觉不适？科学家认为这其实是个好兆头 根据加州大学旧金山分校领导的一项研究，头痛、发冷和疲劳等症状可能表明免疫反应增强，只有不到25%的美国人接种了最新的COVID-19疫苗，今年已经有超过2.3万人因此死亡。不接种 COVID-19 疫苗的最常见原因之一正是担心副作用，如疲倦、肌肉和关节疼痛、发冷、头痛、发烧、恶心和全身不适。但由加州大学旧金山分校领导的一项新研究发现，这些症状表明免疫反应很强，很可能会降低感染的几率。这项研究最近发表在《内科学年鉴》（Annals of Internal Medicine）杂志上，它是根据辉瑞生物技术公司（Pfizer-BioNTech）或莫德纳公司（Moderna）mRNA疫苗刚推出时363名接种者的症状报告和抗体反应进行的。研究人员发现，在接种第二剂疫苗后，出现七种或七种以上症状者的抗体水平几乎是未出现症状者的两倍。参与者主要是四十岁至六十岁的人，没有感染过病毒。研究中约有 40% 的人还佩戴了监测体温、呼吸和心率的设备。研究人员发现，与体温没有升高的人相比，那些在第二次服药后皮肤温度升高 1摄氏度的人在六个月后的抗体水平是前者的三倍。没有副作用也并不意味着疫苗无效 第一作者、加州大学旧金山分校精神病学与行为科学系和威尔神经科学研究所博士后研究员伊桑-杜彻（Ethan Dutcher）博士说："一般来说，我们发现副作用越多，抗体水平就越高。但这并不是硬性的：一些没有副作用的人比一些有副作用的人有更好的抗体。""随着病毒的发展和死亡率的下降，许多人低估了它的影响。"共同第一作者、加州大学旧金山分校精神病学和行为科学系副主任伊丽莎-埃佩尔（Elissa Epel）博士说："对一些人来说，感染COVID-19 的代价仍然很高生病、误工、持久疲劳和可怕的Long COVID。"她说："虽然接种疫苗后出现的症状会让人非常不舒服，但重要的是要记住，这些症状与疾病的潜在并发症相比并不逊色。"共同第一作者、加州大学旧金山分校精神病学和行为科学系教授 Aric Prather 博士说："COVID-19 疫苗很可能会继续存在，因此确定哪些因素可以预测强烈的抗体反应仍然非常重要。"美国疾病控制和预防中心的最新建议是，所有 6 个月及以上的人都应接种最新的疫苗，65 岁及以上的人应再接种一剂。编译自/scitechdailydoi: 10.7326/m23-2956 ... PC版： 手机版：

神经科学家揭示大脑如何决定记忆内容

神经科学家揭示大脑如何决定记忆内容 最近的研究发现，海马体中的"锐波涟漪"是一种大脑机制，它决定了哪些日常经历会成为永久记忆，闲暇时的显著涟漪会导致睡眠中的记忆巩固。神经科学家在过去几十年中发现，大脑会在当晚的睡眠中将一些日常经历转化为持久记忆。最近的一项研究介绍了一种机制，它能决定哪些记忆足够重要，可以保存在大脑中，直到睡眠将其永久固化。在纽约大学格罗斯曼医学院研究人员的领导下，这项研究围绕着被称为神经元的脑细胞展开，这些神经元通过"发射"或使其正负电荷的平衡发生波动来传输编码记忆的电信号。在一个名为海马体的大脑区域中，大群神经元有节奏地循环发射信号，在几毫秒内产生信号序列，这些信号可以编码复杂的信息。这些向大脑其他部分发出的"呼喊"被称为"尖波涟漪"，代表了 15% 的海马神经元近乎同时发射的信号，因其活动被电极捕捉并记录在图表上时所呈现的形状而得名。过去的研究将波纹与睡眠中记忆的形成联系在一起，而最近发表在《科学》杂志上的这项新研究发现，紧接着5到20个尖锐波纹的白天事件在睡眠中会被更多地重放，从而巩固为永久记忆。而很少或没有尖锐波纹的事件则无法形成持久记忆。该研究的资深作者、纽约大学朗贡卫生院神经科学与生理学系比格斯神经科学教授、医学博士 György Buzsáki 说："我们的研究发现，尖锐波纹是大脑用来'决定'保留和丢弃什么的生理机制。"这项新研究基于一个已知的模式：包括人类在内的哺乳动物会体验世界片刻，然后暂停，再体验一会儿，然后再暂停。研究报告的作者说，在我们关注某件事情之后，大脑计算往往会切换到一种"闲置"的重新评估模式。这种瞬间停顿在一天中都会发生，但最长的空闲期发生在睡眠中。Buzsaki 及其同事之前已经证实，当我们积极探索感官信息或移动时，不会出现锐波纹波，只有在之前或之后的空闲停顿期间才会出现锐波纹波。目前的研究发现，尖锐的波状三角形代表了觉醒后这种停顿期间的自然标记机制，标记的神经元模式会在任务后的睡眠中重新激活。重要的是，我们知道尖锐的波状纹是由海马"位置细胞"按照特定顺序发射的，我们进入的每一个房间和老鼠进入的每一个迷宫臂都是由这种细胞编码的。对于被记住的记忆，同样的细胞会在我们睡觉时高速发射，"每晚回放记录的事件数千次"。这个过程加强了相关细胞之间的联系。在本次研究中，研究小组通过电极跟踪了小鼠连续运行迷宫的过程，这些海马细胞群尽管记录的经历非常相似，但却随着时间的推移而不断变化。这首次揭示了在迷宫运行过程中，涟漪在清醒时暂停，然后在睡眠时重放。当小鼠在每次跑完迷宫后停下来享用含糖食物时，通常会记录到尖锐的波状瘫痪。作者说，小鼠食用奖励后，大脑就会从探索模式切换到闲置模式，从而出现锐波瘫痪。通过使用双面硅探针，研究小组能够在迷宫运行期间同时记录动物海马中的多达 500 个神经元。这反过来又带来了挑战，因为独立记录的神经元越多，数据就会变得异常复杂。为了获得对数据的直观理解、可视化神经元活动并形成假设，研究小组成功地减少了数据的维数，在某种程度上就像把三维图像转换成平面图像一样，而且没有失去数据的完整性。第一作者、布扎基实验室的研究生杨婉楠（Winnie）博士说："我们努力将外部世界排除在外，研究哺乳动物大脑先天和潜意识中将某些记忆标记为永久记忆的机制。为什么会进化出这样一个系统仍然是个谜，但未来的研究可能会揭示出一些设备或疗法，它们可以调整尖锐的波纹，从而改善记忆，甚至减少对创伤事件的回忆"。编译来源：ScitechDaily参考文献:《海马体锐波涟漪对记忆经验的选择》，作者：Wannan Yang、Chen Sun、Roman Huszár、Thomas Hainmueller、Kirill Kiselev 和 György Buzsáki，2024 年 3 月 28 日，《科学》。DOI: 10.1126/science.adk8261 ... PC版： 手机版：