“好奇号”漫游车发现火星地表存有令科学家困惑不已的甲烷成分

“好奇号”漫游车发现火星地表存有令科学家困惑不已的甲烷成分然而，"好奇号"上的便携式化学实验室（即"SAM"或"火星样本分析"）不断在盖尔陨石坑表面附近嗅出甲烷气体的踪迹，这是迄今为止火星表面唯一检测到甲烷的地方。科学家认为，甲烷的来源可能是地下深处的水和岩石的地质机制。南美洲阿尔蒂普拉诺地区的基斯基罗盐滩上布满了卤水湖，它代表了科学家们认为火星盖尔陨石坑可能存在过的那种地貌，美国宇航局的好奇号漫游车正在探索火星盖尔陨石坑。图片来源：MaksymBocharov如果这就是故事的全部，那事情就简单多了。然而，萨姆发现，甲烷在盖尔陨石坑的表现出人意料。它晚上出现，白天消失。它随季节波动，有时会飙升到比平时高40倍的水平。令人惊讶的是，甲烷并没有在大气中积聚：欧洲航天局（ESA）的ExoMars痕量气体轨道器被派往火星专门研究大气中的气体，但它没有探测到甲烷。为什么有些科学仪器能探测到红色星球上的甲烷，而有些却探测不到？美国宇航局南加州喷气推进实验室的好奇号项目科学家阿什温-瓦萨瓦达（AshwinVasavada）说："这是一个情节曲折的故事。"甲烷让火星科学家们忙于实验室工作和计算机建模项目，这些项目旨在解释为什么这种气体表现奇怪，而且只在盖尔陨石坑被探测到。美国国家航空航天局（NASA）的一个研究小组最近分享了一项有趣的提议。这是一个模拟火星岩石样本，是由碎石和尘埃组成的"土壤"。这是科学家们用火星上普遍存在的一种叫做高氯酸盐的盐注入的五个样本中的一个。他们在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的火星模拟舱中，将每个样本暴露在类似火星的条件下。上图样本中的脆性团块表明，由于盐的浓度太低，该样本中没有形成盐封。资料来源：美国国家航空航天局/亚历山大-帕夫洛夫《地球物理研究杂志》（JournalofGeophysicalResearch：该研究小组认为，无论是如何产生的甲烷--都可能被封存在火星碎石（由碎石和尘土构成的"土壤"）中可能形成的凝固盐下。当气温在温暖的季节或白天升高时，密封性减弱，甲烷就会渗出。在位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家亚历山大-帕夫洛夫的领导下，研究人员认为，当密封件在压力下裂开时，例如，一辆小型越野车大小的漫游车驶过密封件时，气体也会喷涌而出。帕夫洛夫说，考虑到盖尔陨坑是火星上两个有机器人在地表漫游和钻探的地方之一，研究小组的假设可能有助于解释为什么只在盖尔陨坑检测到甲烷。(另一个是杰泽罗陨石坑，美国宇航局的毅力号漫游车正在那里工作，不过该漫游车没有甲烷探测仪器）。这是从火星模拟舱中取出的另一个模拟火星"土壤"样本。表面被一层坚固的盐壳密封。亚历山大-帕夫洛夫和他的团队发现，样品在类似火星的条件下放置3到13天后，只有当高氯酸盐浓度达到5%到10%时，才会形成这样的分层。样本中央用金属镐划过的地方颜色较浅。浅色表明表层下的土壤更干燥，样本从模拟舱中取出后，表层立即吸收了空气中的水分，变成了棕色。资料来源：美国国家航空航天局/亚历山大-帕夫洛夫帕夫洛夫将这一假设的起源追溯到他在2017年领导的一项与此无关的实验，该实验涉及在注入盐分的模拟火星永久冻土（冻土）中培育微生物，而火星永久冻土的大部分都是盐分。他的同事们测试了生活在咸水湖和地球上其他富盐环境中的被称为嗜卤菌的细菌是否能在火星上类似的条件下茁壮成长。微生物生长的结果并不确定，但研究人员注意到了一些意想不到的现象：土壤表层形成了一层盐壳，因为含盐的冰升华了，从固态变成了气态，并留下了盐。帕夫洛夫说："我们当时并没有多想。"但他想起了2019年的土壤结壳，当时萨姆的可调激光光谱仪探测到了无人能解释的甲烷爆发。"就在那时，我的脑海中闪现出一个念头。就在那时，他和一个团队开始测试能够形成和破解硬化盐封的条件。"好奇号旨在回答这个问题：火星是否曾经有过适宜的环境条件来支持被称为微生物的小生命形式？在执行任务的早期，好奇号的科学工具发现了火星上过去宜居环境的化学和矿物证据。它将继续探索火星可能是微生物生命家园时期的岩石记录。资料来源：美国国家航空航天局帕夫洛夫的研究小组测试了五份永久冻土样本，其中注入了不同浓度的高氯酸盐，这种盐在火星上广泛存在。(今天的盖尔陨石坑可能没有永久冻土，但这些封印可能是很久以前盖尔陨石坑更冷更冰的时候形成的）。科学家们在美国宇航局戈达德分部的火星模拟舱内将每个样本暴露在不同的温度和气压下。团队定期向土壤样本下方注入甲烷类似物氖，并测量其下方和上方的气体压力。样本下方的压力越高，说明气体被困住了。最终，在类似火星的条件下，只有在高氯酸盐浓度为5%至10%的样本中，才会在3至13天内形成密封。这比好奇号在盖尔陨石坑测量到的盐浓度要高得多。但那里的碎屑岩富含一种不同类型的盐矿物--硫酸盐，帕夫洛夫团队接下来要测试的是硫酸盐，看看它们是否也能形成封印。提高我们对火星上甲烷生成和破坏过程的了解是2022年NASA行星任务高级审查提出的一项关键建议，而像帕夫洛夫这样的理论工作对这项工作至关重要。不过，科学家们表示，他们还需要更加一致的甲烷测量结果。SAM每年只嗅探甲烷几次，因为它的主要工作是从地表钻取样本并分析其化学成分。戈达德的查尔斯-马莱斯平（CharlesMalespin）是SAM的首席研究员，他说："甲烷实验是资源密集型的，因此我们在决定进行实验时必须非常有策略。"然而，科学家们说，举例来说，要测试甲烷水平飙升的频率，就需要新一代的地表仪器，从火星上的许多地方持续测量甲烷。瓦萨瓦达说："甲烷方面的一些工作必须留给未来的地表航天器去做，它们更专注于回答这些具体问题。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428854.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428854.htm

科学家发现帮助古罗马混凝土自我修复的秘密成分

科学家发现帮助古罗马混凝土自我修复的秘密成分混凝土是世界上最常用的建筑材料，但它并非不受损害。天气和压力会导致微小的裂缝，这些裂缝会发展成更大的裂缝，最终威胁到整个结构的完整性。这可能需要昂贵的维护或更换，以防止灾难性的损坏。相比之下，古罗马结构经受了两千多年的时间考验。为了找出原因，科学家们长期以来一直在显微镜下检查材料的样本，以研究其成分并发现赋予这种强度的成分。由意大利一个特定地区的火山灰制成的Pozzolanic材料，具有突出的特点。石灰也是如此，在以前的研究中发现，这有助于混凝土在码头等海洋环境中随着时间的推移变得更加坚固。一种常见的包含物--毫米大小的白色矿物块，称为石灰碎块--通常被视为一种副产品而被忽视，但在新的研究中，研究人员发现，它们的存在可能是有原因的。该研究的主要作者AdmirMasic说："这些石灰碎块的存在仅仅归因于低质量控制，这种想法一直困扰着我。如果罗马人为制造一种杰出的建筑材料付出了如此多的努力，遵循所有经过许多世纪优化的详细配方，为什么他们会在确保生产出混合良好的最终产品方面付出如此少的努力？这个故事一定有更多的内容。"左图：意大利Privernum考古遗址，本研究在那里收集了古代混凝土样品。右图。其中一个样品中的成分的假色图，其中有一个大的钙包合物（红色）MIT研究小组使用了一些成像和化学绘图技术来更仔细地检查石灰碎块，并发现它们是由碳酸钙类型的物质在高温下形成的。这表明它们是通过直接添加（或"热混合"）生石灰制成的，生石灰是一种比古罗马人假定使用的石灰形式更具反应性的形式。"热搅拌的好处是双重的，"Masic说。"首先，当整个混凝土被加热到高温时，它会出现如果只使用消石灰就不可能出现的化学成分，同时产生高温相关的化合物，否则就不会形成。第二，由于所有的反应都加快了，这种温度的提高大大减少了固化和凝固时间，使施工速度大大加快。"但更重要的是，这些石灰碎块在混凝土的自我修复中发挥了积极作用。热搅拌过程使夹杂物变脆，因此，当混凝土中形成微小的裂缝时，它们会比周围的材料更容易穿过石灰块。当水进入裂缝时，就会与石灰发生反应，形成一种溶液，重新硬化成碳酸钙并堵塞裂缝。它还可以与沸石材料反应，进一步加强混凝土本身。因此，研究小组说，这些石灰碎块不是不需要的副产品，而是有其存在的理由。这种自我修复机制可能是古罗马混凝土结构长寿的一个主要因素。为了测试这一假设，研究人员制作了古代和现代混凝土的热混合样本，然后将它们敲碎，并让水长时间流经裂缝。两周后，古代混凝土样本的裂缝已经愈合，阻止了水的流动。另一方面，现代材料则完全没有愈合。研究小组说，这一发现不仅有助于我们了解古代工程的秘密，而且也可以帮助改进现代混凝土配方。为此，研究人员正在采取步骤使这种材料商业化。该研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338305.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338305.htm

科学家揭开大脑 "内部指南针"的秘密

科学家揭开大脑"内部指南针"的秘密麦吉尔大学精神病学副教授、道格拉斯研究中心研究员马克-布兰登说："神经科学研究在过去十年见证了一场技术革命，使我们能够提出和回答几年前只能梦想的问题。"他与扎基-阿贾比共同领导了这项研究，扎基-阿贾比曾是麦吉尔大学的学生，现在是哈佛大学的博士后研究员。为了了解视觉信息如何影响大脑的内部指南针，研究人员将小鼠暴露在一个迷失方向的虚拟世界，同时记录大脑的神经活动。研究小组利用神经元记录技术的最新进展，以前所未有的精度记录了大脑的内部指南针。这种精确解码动物内部头部方向的能力使研究人员能够探索构成大脑内部罗盘的头部方向细胞如何支持大脑在不断变化的环境中重新定位的能力。具体而言，研究小组发现了一种他们称之为"网络增益"的现象，它使大脑的内部指南针在小鼠迷失方向后重新定位。阿贾比说："就好像大脑有一种机制可以实施'重置按钮'，允许在混乱的情况下迅速重新确定其内部指南针的方向。"虽然这项研究中的动物被暴露在非自然的视觉体验中，但作者认为，这样的场景已经与现代人类的经验有关，特别是随着虚拟现实技术的迅速传播。这些发现"可能最终解释了虚拟现实系统如何能够轻易地控制我们的方向感。这些结果启发了研究团队开发新的模型，以更好地理解其基本机制。"这项工作是一个美丽的例子，说明实验和计算方法一起可以推进我们对驱动行为的大脑活动的理解，"共同作者魏学新说，他是计算神经科学家和德克萨斯大学奥斯汀分校的助理教授。这一发现对阿尔茨海默病也有重大影响。"阿尔茨海默氏症最初自我报告的认知症状之一是人们变得迷失方向和迷路，甚至在熟悉的环境中，"研究人员预计，对大脑内部指南针和导航系统如何工作的更好理解将导致对阿尔茨海默病的早期检测和更好的治疗评估。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362291.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362291.htm

科学家揭开关键癌症蛋白质的秘密结构

科学家揭开关键癌症蛋白质的秘密结构俄亥俄州立大学的科学家们利用先进的研究技术检测了一种因危险突变而与人类癌症关系密切的蛋白质的隐藏区域，从而为该蛋白质的研究注入了新的活力。这项研究确定了受有害基因改变影响的区域。Ras蛋白家族是启动多种细胞生长、分裂和分化的酶，其基因已被确定为人类最常发生突变的癌症相关基因。这项研究的对象K-Ras蛋白与75%的Ras相关癌症有关。研究人员首次发现了这种蛋白质结构的一部分，而这部分结构以前是标准实验室工具无法观察到的，研究人员揭示了与这种蛋白质突变有关的特征和相互作用，这种突变使细胞处于永久分裂状态--这是一种典型的癌症特征。研究的资深作者、俄亥俄研究学者、俄亥俄州立大学化学与生物化学教授拉斐尔-布吕施韦勒（RafaelBrüschweiler）说："我们知道这些突变是一个重大问题：它们会导致死亡。我们知道，结构生物学能为了解这些突变的机制提供独特的见解，并能促进寻找潜在的治疗方法。""我们现在对这种蛋白质的作用有了更全面的了解，这意味着我们可以开始考虑如何在它变异后中和它。从这个意义上说，信息就是力量，现在这些信息已经公开，我们和其他研究人员可以利用这些信息开始假设。"这项研究最近发表在《自然-结构与分子生物学》（NatureStructural&MolecularBiology）杂志上。研究方法和结果尽管已有关于K-Ras及其与细胞健康相关分子的关键功能关系的知识，但这种蛋白质一直被认为是"不可药用的"，因为它的构型-无论是正常形式还是突变形式都隐藏了其结构中最有希望成为治疗靶点的位点。设计这类药物时需要精确，因为以错误的方式干扰蛋白质可能比突变导致的疾病造成更大的伤害。"K-Ras是癌症研究的圣杯--可能是全世界研究最多的生物分子之一，因为它在许多癌症中发挥着关键作用，"Brüschweiler说。"但这也是一个巨大的挑战。"2019年，Brüschweiler及其同事报告了一种技术，这种技术能够观察到移动速度太慢、标准核磁共振（NMR）光谱无法检测到的蛋白质。一年后，研究小组决定开始将这些发现应用于寻找K-Ras的秘密藏身之处。标准核磁共振可以跟踪快速作用的蛋白质，但在较长的运动和相互作用时间尺度上会遇到困难，而用于确定蛋白质结构的X射线晶体学在运动较少和时间较长的情况下效果更好。Brüschweiler及其同事考虑到了K-Ras的动态特性及其与活性配体（GTP）的相互作用，首先检测到了来自隐藏区域的微弱信号，然后优化核磁共振实验以加强这些信号。这项研究揭示了K-Ras结构中的两个"开关"区域--有趣的是，这两个区域都位于发生最危险突变的蛋白质环附近，这在以前是不可见的。研究小组还确定了蛋白质"骨架"的复杂结构动力学行为，它放大了开关附近的其他特征。Brüschweiler说，骨架对了解蛋白质的结构特性至关重要--从骨架出发，鉴定氨基酸侧链"相对简单"。这些实验还进一步明确了正常蛋白质与其变异形式的区别：在正常情况下，K-Ras与两个伙伴分子中的第一个分子结合时活性更高，并能保持对多种细胞功能的适当控制，包括恢复到非活性状态。如果发生突变，K-Ras就会停留在活跃期，永远不会休息。"我们需要活跃的细胞，但在某些时候，它们必须停下来。否则，就像在汽车上永远不要把脚从油门上移开--在某些时候，你需要把脚从油门上移开，因为车速太快了，"他说。"这就是基本问题所在，这些突变会诱导细胞不停地活动。"有了突变相关开关区域的特征，研究人员就有了新的药物靶点，可以在不妨碍K-Ras基本细胞功能的情况下抑制突变。Brüschweiler说："开关和开关相互作用的相关区域是新的候选目标，我们现在可以对它们进行前所未有的详细监测。这可能不会在一夜之间改变世界，但这是有可能影响人类健康的基本新知识。"Brüschweiler对下一步工作有自己的想法，比如描述现有药物如何与蛋白质相互作用。他的团队和其他人未来的工作将得到一台磁场为1.2千兆赫的新型NMR仪器的支持，这将是美国最强大的NMR仪器，该仪器刚刚运抵俄亥俄州立大学，Brüschweiler是俄亥俄州立大学国家网关超高场NMR中心的首席研究员。该中心于2019年获得了美国国家科学基金会1760万美元的资助，该基金会也为这项新研究提供了支持。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395097.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395097.htm

科学家发现一颗“超级地球”可能具有支持生命的关键成分

科学家发现一颗“超级地球”可能具有支持生命的关键成分据BGR报道，科学家们发现了一颗围绕红矮星运行的“超级地球”。这一发现是IRD斯巴鲁战略计划（IRD-SSP）的首次发现。此外，它给天文学家提出了新的问题，他们现在质疑低质量的恒星，如红矮星，是否能提供能够支持生命的行星。这颗新发现的系外行星被命名为Ross508b，绕其母星的椭圆轨道运行。这颗“超级地球”的质量大约是地球的四倍，是用红外技术发现的。这颗行星本身离它的恒星非常近。然而，它的轨道每次都要经过该恒星的“宜居区”。这意味着可能有生命的关键成分在大气中生存。由于它接近恒星并掠过恒星的宜居区，科学家们很想了解更多关于Ross508b的信息。他们也很想知道像红矮星这样的低质量恒星周围的表面温度是否可以允许液态水的存在。作为生命的关键成分之一，在一颗行星上发现液态水对天文学家来说将是一个巨大的消息。这一发现的另一个令人印象深刻的地方是，它是第一个用这种新的红外方法发现的行星。与其他恒星相比，红矮星是非常冷的。它们的温度大约在2000到3500开尔文之间。这些相对较低的温度使恒星的可见光变暗，使它们更难被发现。使用红外线使科学家们能够发现围绕这颗红矮星运行的“超级地球”。科学家们开发了这种方法，因为红矮星在环绕我们太阳系的区域内非常常见。因此，它们是寻找我们银河系外潜在生命迹象的一些最佳地点。但是，发现它们必须更加容易，这就是他们开发IRD-SSP的原因。而到目前为止，这一首次发现似乎得到了相当好的回报。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301335.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301335.htm

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密该工具由KAUST生物信息学研究员MaxatKulmanov及其同事开发，在预测蛋白质功能方面优于现有的分析方法，甚至能够分析现有数据集中没有明确匹配的蛋白质。该模型被称为DeepGO-SE，它利用了类似于Chat-GPT等生成式人工智能工具所使用的大型语言模型。然后，它根据蛋白质工作方式的一般生物学原理，利用逻辑蕴含得出关于分子功能的有意义的结论。从本质上讲，它通过构建部分世界模型（在本例中为蛋白质功能），并根据常识和推理推断出在这些世界模型中应该发生的事情，从而赋予计算机逻辑处理结果的能力。一种新的人工智能（AI）工具能对未知蛋白质的功能进行逻辑推理，有望帮助科学家揭开细胞内部的奥秘。图片来源：©2024KAUST;IvanGromicho他补充说："这种方法有很多应用前景，"KAUST生物本体论研究小组负责人罗伯特-霍恩多夫（RobertHoehndorf）说，"特别是当需要对神经网络或其他机器学习模型生成的数据和假设进行推理时。"库尔曼诺夫和霍恩多夫与KAUST的斯特凡-阿罗德（StefanArold）以及瑞士生物信息学研究所的研究人员合作，评估了该模型破译那些在体内作用未知的蛋白质功能的能力。该工具成功地利用了一种鲜为人知的蛋白质的氨基酸序列数据及其与其他蛋白质的已知相互作用，并精确地预测了其分子功能。该模型非常精确，在一次国际功能预测工具竞赛中，DeepGO-SE在1600多种算法中名列前20位。KAUST团队目前正在利用这一工具研究在沙特阿拉伯沙漠极端环境中生长的植物中发现的神秘蛋白质的功能。他们希望这些发现将有助于确定生物技术应用中的新型蛋白质，并希望其他研究人员也能使用这一工具。库尔曼诺夫解释说："DeepGO-SE分析未表征蛋白质的能力可以促进药物发现、代谢通路分析、疾病关联、蛋白质工程、筛选感兴趣的特定蛋白质等任务。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418103.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418103.htm