科学家首次以近乎原子的细节揭示了负责听力的内耳关键部分的结构

科学家首次以近乎原子的细节揭示了负责听力的内耳关键部分的结构俄勒冈健康与科学大学（OHSU）的科学家们首次以近乎解剖学的细节揭示了内耳中负责听力的关键部分的结构。高级作者EricGouaux博士说：“这是最后一个基本分子机制仍然未知的感官系统。执行这一绝对惊人的过程的分子机制几十年来一直没有得到解决。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329835.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329835.htm

科学家将蜘蛛网转化为音乐 让人着迷

科学家将蜘蛛网转化为音乐让人着迷麻省理工学院在其众多YouTube频道之一分享了这一奇观的节选：https://www.youtube.com/watch?v=xvT-HcWMAaQ但是声化不只是为了听起来令人毛骨悚然，研究人员说，这也将帮助他们更好地了解蜘蛛网的结构。由蜘蛛网发出的音乐也可以帮助我们学习蜘蛛的振动语言。尽管有多只眼睛，但蜘蛛的视力其实并不怎么好。因此，它们依靠它们的网的振动来真正确定猎物的位置。这就是为什么它们经常编织如此大而复杂的网。这也是科学家们一直试图更好地理解的东西，即蜘蛛如何构建它们的网。我们已经使用人工智能来帮助更好地理解它，但蜘蛛网音乐也可以帮助。但是，蜘蛛网往往不只是平面的、二维的物体。相反，许多蜘蛛，如这只巨大的大蜘蛛会编织漏斗状的网来捕捉猎物。过去很难更好地了解这些网是如何工作的，但希望对蜘蛛网的进一步声波化能够揭示这些神秘的生物的更多信息。即便是没什么成果的情况下，至少我们也可以从中得到一些很酷的蜘蛛网音乐。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333321.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333321.htm

扳动基因开关：科学家通过改变基因表达将鸡爪的鳞片转化为羽毛

扳动基因开关：科学家通过改变基因表达将鸡爪的鳞片转化为羽毛日内瓦大学的研究人员通过临时修改Sonichedgehog（Shh）基因的表达将鸡的鳞片变成了羽毛，揭示了重大的进化转变可以在基因组没有重大变化的情况下发生。这项研究揭示了造成动物形态广泛多样性的机制。这些基因之一控制着一个信号通路--一个允许在细胞内和细胞间传递信息的通信系统。Shh信号传导参与了不同结构的发育，包括神经管、肢芽和皮肤附属物。日内瓦大学理学院遗传学和进化系教授米歇尔-米林科维奇的实验室对产生脊椎动物皮肤附属物多样性的物理和生物过程感兴趣。特别是，他的研究小组之前已经证明，毛发、羽毛和鳞片是由爬行动物的共同祖先继承下来的同源结构。一个基因（Shh）表达的短暂变化可以产生一连串的发育事件，导致形成羽毛而不是鳞片。鸡胚胎的羽毛被科学家用作了解皮肤附属器官发育的模型系统。虽然已知某些品种的鸡，如'Brahma'和'Sablepoot'品种表现出腿部和脚背有羽毛，但这种特性的遗传决定性并不完全了解。由于负责这种转变的信号通路尚未完全确定，米歇尔-米林科维奇的小组调查了Shh通路的潜在作用。"我们使用了经典的'蛋烛'技术，在这种技术中，一个强大的电筒照亮了蛋壳内部的血管。这使我们能够用一种专门激活Shh途径的分子精确地处理鸡胚，直接注入血液中，"米歇尔-米林科维奇实验室的博士后研究员、该研究的共同作者RoryCooper解释说。两位科学家观察到，这种单一阶段的特定处理足以触发大量幼年羽绒型羽毛的形成，而这些区域通常会被鳞片覆盖。值得注意的是，这些通过实验诱导的羽毛与覆盖身体其他部位的羽毛相当，因为它们是可以再生的，随后会被成年羽毛自主取代。在与注射了"对照"溶液（没有活性分子）的胚胎进行比较后，RNA测序分析显示，注射分子后，Shh途径被立即和持续地激活。这证实了Shh途径的激活是鳞片转化为羽毛的基础。''我们的结果表明，进化的飞跃--从鳞片到羽毛--不需要基因组组成或表达上的巨大变化。"米歇尔-米林科维奇说："相反，一个基因（Shh）的表达的短暂变化可以产生一连串的发育事件，从而形成羽毛而不是鳞片。因此，这项最初专注于研究鳞片和羽毛的发展的研究，对于理解产生自然界中观察到的动物形式的巨大多样性的进化机制具有重要意义。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360643.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360643.htm

科学家发明有效地将废热转化为电能的新方法

科学家发明有效地将废热转化为电能的新方法美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员制造了一种新型设备，可以显着促进热能转化为电能。如果完善，该技术可以帮助回收在美国以每年约1000亿美元的速度浪费的部分热能。由NIST研究员KrisBertness和她的合作者开发的新制造技术包括在硅晶片上沉积数十万个微小的氮化镓柱。然后从晶圆底面去除硅层，直到只剩下一层薄薄的材料。柱子和硅片之间的相互作用减缓了硅中的热量传输，使更多的热量能够转化为电流。Bertness和她在科罗拉多大学博尔德分校的合作者最近在AdvancedMaterials杂志上报告了这一发现。制造方法完善后，硅片就可以缠绕在蒸汽管或排气管上，将热排放转化为电能，为附近的设备供电或输送到电网。另一个潜在的应用是冷却计算机芯片。通过在硅膜上生长纳米柱，NIST的科学家和他们的同事在不降低电导率的情况下将热传导减少了21%，这一结果可以显着促进热能向电能的转化。在固体中，热能由声子携带，声子是晶格中原子的周期性振动。膜中声子的某些振动与纳米柱中的声子产生共振，从而减缓热传递。至关重要的是，纳米柱不会减慢电子的运动速度，因此导电率仍然很高，从而创造出一种优质的热电材料。图片来源：S.Kelley/NISTNIST-科罗拉多大学的研究基于德国物理学家ThomasSeebeck最先发现的一个奇怪现象。在1820年代初期，塞贝克正在研究两根金属丝，每根金属丝由不同的材料制成，两端连接在一起形成一个环。他观察到，当连接电线的两个连接点保持不同温度时，附近的罗盘针会偏转。其他科学家很快意识到偏转的发生是因为温差在两个区域之间感应出电压，导致电流从较热的区域流向较冷的区域。电流产生了使罗盘针偏转的磁场。从理论上讲，所谓的塞贝克效应可能是回收否则会损失的热能的理想方式。但是有一个主要障碍。一种材料必须导热性差，以保持两个区域之间的温差，同时又必须非常好地导电，以将热量转化为大量电能。然而，对于大多数物质来说，导热性和导电性是齐头并进的；不良的热导体会导致不良的电导体，反之亦然。在研究热电转换的物理过程中，科罗拉多大学的理论家马哈茂德侯赛因发现，这些特性可以在覆盖有纳米柱的薄膜中解耦——立柱的材料长度不超过百万分之几米，或大约一米-人类头发厚度的十分之一。他的发现促成了与Bertness的合作。Bertness、Hussein和他们的同事使用纳米柱成功地将硅片中的热导率与电导率解耦——这在任何材料中都是首次，也是实现热能高效转换为电能的里程碑。研究人员在不降低其电导率或改变塞贝克效应的情况下，将硅片的热导率降低了21%。在硅和其他固体中，原子受到化学键的约束，不能自由移动以传递热量。因此，热能的传输采用声子的形式——移动原子的集体振动。氮化镓纳米柱和硅片都携带声子，但纳米柱内的声子是驻波，被微小柱的壁固定，就像振动的吉他弦在两端固定一样。在硅片中传播的声子与纳米柱中的振动之间的相互作用会减慢传播的声子，使热量更难通过材料。这降低了热导率，从而增加了从一端到另一端的温差。同样重要的是，声子相互作用适应完成这一壮举，同时保持硅片的导电能力不变。该团队现在正在研究完全由硅制成的结构，并具有更好的热电热回收几何形状。研究人员希望展示足够高的热电转换率，使他们的技术在工业上具有经济可行性。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362827.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362827.htm

MIT科学家正在寻找利用DNA将CO2转化为有价值产品的方法

MIT科学家正在寻找利用DNA将CO2转化为有价值产品的方法二氧化碳（CO2）是许多人类活动的重要产物--包括工业制造。另外，它也是导致气候变化的主要因素。因此，能源领域的一个主要目标是将排放的二氧化碳化学地转化为燃料或其他有价值的化学品。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1317513.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1317513.htm

科学家们发现了一种能将空气转化为电能的酶

科学家们发现了一种能将空气转化为电能的酶这一发现是由RhysGrinter博士领导的科学家团队、博士生AshleighKropp和澳大利亚墨尔本莫纳什大学生物医学发现研究所的ChrisGreening教授共同完成。该团队生产并研究了一种源自土壤中常见的细菌的耗氢酶。该团队最近的工作表明，许多细菌在营养不良的环境中使用大气中的氢气作为能量来源。"Grinter教授说："我们知道细菌可以利用空气中的微量氢气作为能量来源来帮助它们生长和生存，包括在南极的土壤、火山口和深海中，已经有一段时间了。但是我们不知道它们是如何做到这一点的，直到现在。"在这篇《自然》杂志的论文中，研究人员从一种叫做烟曲霉菌的细菌中提取了负责使用大气氢气的酶。他们表明，这种名为Huc的酶将氢气变成了电流。Grinter博士指出："Huc的效率特别高。与所有其他已知的酶和化学催化剂不同，它甚至可以消耗低于大气水平的氢气--只占我们呼吸的空气的0.00005%"。研究人员使用了几种尖端的方法来揭示大气中氢气氧化的分子蓝图。他们使用先进的显微镜（低温电镜）来确定其原子结构和电通路，从而突破了界限，产生了迄今为止用这种方法报告的分辨率最高的酶结构。他们还使用了一种叫做电化学的技术来证明纯化的酶在微小的氢气浓度下产生电力。实验室工作表明，有可能长期储存纯化的Huc。"它的稳定性令人吃惊。Kropp说："可以将这种酶冷冻起来，或将其加热到80摄氏度，它仍能保持其产生能量的能力。这反映出这种酶帮助细菌在最极端的环境中生存"。Huc是一种"天然电池"，可以从空气或添加的氢气中产生持续的电流。虽然这项研究还处于早期阶段，但Huc的发现对开发小型空气动力设备具有相当大的潜力，例如作为太阳能动力设备的替代品。产生像Huc这样的酶的细菌很常见，而且可以大量种植，这意味着我们可以获得这种酶的可持续来源未来工作的一个关键目标是扩大Huc的生产规模。一旦生产出足够数量的Huc，使用它来生产清洁能源的天空就是相当高的极限。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348607.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348607.htm