可怕的海底湖泊到底如何形成的 为什么掉入其中的生物无法逃脱?

可怕的海底湖泊到底如何形成的为什么掉入其中的生物无法逃脱?这部短片总时长只有12分钟多点,作者向我们展示了不同海域的海底世界,而且所有的镜头都是真一口气拍完,没有携带氧气设备,非常令人敬佩。不过,这部短片中有一个场景直到今天还被人质疑,我看到国内也有一些科普博主在质疑他们是在用拍摄技巧达到的效果。这个场景就是主角纪尧姆在海底的一个湖泊旁奔跑,他的每一个脚步都像是踩在海底的沙滩上一样,波浪拍打他的双脚就像真的在海边一样,令人难以置信。这对夫妻在接受媒体采访时表示过自己的短片所有场景都是在海底一口气拍完的,但是依然有人不相信,因为海底的“沙滩”,“海浪”和“湖泊”实在是太反直觉了。实际上,海底不仅有明显的湖泊,而且这些“湖泊”通常非常致命,那些不小心掉入其中的生物会无法逃脱,在里面被腌制成“木乃伊”。绝望热水浴缸,图源:OceanExplorationTrust/NOAA加拿大“绝望热水浴缸”关于“海底湖泊”,互联网上有一个比较出名的,那就是加拿大的“绝望热水浴缸”。之所以它会以“绝望”命名,是因为这个“湖泊”里面填满了腌制的螃蟹和其他海洋生物的遗体,它们掉入其中,直至死亡也无法逃脱,而且遗体保存得非常好。“绝望热水浴缸”说是“湖泊”,其实用“池塘”来形容可能会更好一点,因为它并不大。绝望热水浴缸的死螃蟹,图:OceanExplorationTrust它位于墨西哥湾海底1000米的地方,整个池塘的周长只有30.5米,而深度是3.7米,池子里的水在海底层次分明,非常突出,与我们在陆地上看到湖泊差不多。池塘的边缘被陡峭的“墙壁”包围,墙壁上覆盖着红色、黄色和白色的矿物流,而且墙壁有多处开口,可以看到池塘里的水正在向外流出。除此之外,一大群贻贝围在池塘周围,就像是我们在陆地海滩上看到的那样一样,这些贻贝有别于其它被腌制的海洋生物,它们是活的,池塘就是它们的栖息地。我之所以要提“绝望热水浴缸”,是因为它是非常典型的海底湖泊,它有着典型的形成原因,典型的生态系统,以及典型的动物木乃伊。海底之所以形成这种一眼就看出来的、层次分明的“湖泊”,原因就在于“湖泊”里水的密度与外界的水密度不同。这有点像你把油倒入一杯水中,油因为密度小,它会浮在上面,这时候如果所有的水都正好在一个洼地里的话,那么我们就会看到油的底部有一个水的湖泊。在海底也是一样的,只要一个海底盆地中水的密度变得更大,那么这些大密度的水就会沉淀在海底盆地中。另一方面,由于水的密度和溶解物的不同,盆地里的水对光的散射也会不同,所以就出现层次分明的海底湖泊。其实,海底湖泊里的水在海底与海水的相互作用,和我们陆地湖泊里的水与空气的作用有着惊人的相似,我们可以看到海底湖泊的表面和清澈的“海岸线”,以及当有东西接触到海底湖泊表面时,它也会产生涟漪和波浪。自然界就是这么的神奇,《一口气环游世界》的片段应该不是通过技术手段,或者其它方式达到的效果,那就是实景。那么,到底是什么让海底湖泊里的水变得密度更大呢?其实答案很简单,就是海底的各种盐。我们前面提到过,“绝望热水浴缸”有着海底湖泊典型的形成原因,确实是这样的。“绝望热水浴缸”是2015年发现的,当时研究人员在墨西哥湾深处调查冷泉,这个池塘正好是一处冷泉喷射点的所在地。冷泉指的是海底碳氢化合物逸出的地方,这些区域并不是冷的,它的温度和周围的海水是一样的,“冷泉”只是相对于“海底热泉”来说的。海底湖泊形成原因,AI翻译冷泉的所在地如果正好是一个海底洼地的话,那么该区域就经常会伴随着海底湖泊的出现。海底的洼地往往会有厚厚的盐沉积物,这些盐是数百万年前古海中水蒸发形成的,它如果是平静的待在海底,也会导致盆地里水的盐度增加,不过它可能不会形成是一个明显的湖泊。但如果伴随着冷泉喷涌出的话,那么它会大大提高盆地里水的盐度和溶解物,让其变得层次分明,“绝望热水浴缸”里的水的盐度是周围海水的4倍。那些掉入其中的海洋动物之所以无法逃脱,除了因为海底湖泊高盐度之外,那里氧气水平还极低,有时候还会包含有一些有毒的硫化物。为什么海底湖泊旁有贻贝?我们前面提到过“绝望热水浴缸”旁边生活着贻贝,其实其它海底湖泊周围也经常都会生活着密密麻麻的贻贝。贻贝可以适应海底湖泊的低氧和高盐,但是真正让它们在这种地方繁荣的是因为一些细菌。海底湖泊通常存在冷泉,而冷泉喷发的碳氢化合物会吸引一些古老的细菌,比如甲烷营养菌,它们在冷泉喷射的地方繁荣。那些贻贝正是和这些甲烷营养菌共生,它们将细菌“饲养”在自己的鳃中,然后不停过滤海水获取甲烷,供这些细菌食用,而它们自己则以细菌的代谢产物为食。不过,似乎大部分海底湖泊中,贻贝都是生活在边缘地带,并没有往核心发展,可能越往核心,生存条件会变得越来越苛刻吧。在海底湖泊的生态系统中,还有一个有趣的成员,就是一些以细菌为食得海底蜗牛,它们会通过感知贻贝改变的水来找到它们。最后当然,并不是所有海底湖泊的形成都和“绝望热水浴缸”一样,还至少有一种方式也会形成海底湖泊,那就是伴随着结冰形成的海底湖泊。因为冰形成过程中会释放盐分,并导致剩余水中的盐分浓度不断升高,随着结冰和融化的过程,海底湖泊可能就会出现。这类海底湖泊通常出现发生在南极洲海岸,而这类的生态系统与我们前文提到的也不一样。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435667.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1435667.htm

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来自海底的新型细菌蛋白为气候和天体生物学提供了新的线索

来自海底的新型细菌蛋白为气候和天体生物学提供了新的线索墨西哥湾北部海底岩石下的甲烷包合物(白色冰状物质)。此类沉积物表明甲烷和其他气体穿过海底并进入海洋。图片来源:NOAA但到目前为止,甲烷气体如何在海底保持稳定的生物过程几乎完全未知。在一项突破性研究中,佐治亚理工学院研究人员组成的跨学科团队发现了一类以前未知的细菌蛋白,它们在甲烷包合物的形成和稳定性中发挥着至关重要的作用。由地球与大气科学学院副教授JenniferGlass和化学与生物化学学院教授兼Sepcic-Pfeil主席RaquelLieberman领导的研究小组表明,这些新型细菌蛋白能够有效抑制甲烷包合物的生长与目前用于钻井的商业化学品一样,但无毒、环保且可扩展。他们的研究由美国宇航局资助,为在太阳系中寻找生命提供了信息,并且还可以提高天然气运输的安全性。这项研究发表在《PNASNexus》杂志上,强调了基础科学在研究地球自然生物系统中的重要性,并强调了跨学科合作的好处。格拉斯说:“我们想了解这些地层如何在海底保持稳定,以及到底是什么机制有助于它们的稳定。这是以前没有人做过的事情。”筛选沉积物这项工作首先是团队检查了格拉斯从俄勒冈州海岸附近的海底采集的粘土状沉积物样本。格拉斯假设沉积物中含有影响甲烷笼形物生长的蛋白质,这些蛋白质类似于鱼类中众所周知的抗冻蛋白质,有助于它们在寒冷的环境中生存。抑制剂对甲烷笼形壳的形态影响。左图:一幅卡通图,展示了在使用和不使用抑制剂的情况下,在包合物生长开始时和3小时时甲烷包合物的形成。右:每个生长阶段的实验甲烷包合物的代表性照片,按处理标记。图片来源:佐治亚理工学院但为了证实她的假设,格拉斯和她的研究团队首先必须从沉积物中包含的数百万个潜在目标中识别出候选蛋白质。然后他们需要在实验室中制造蛋白质,尽管不了解这些蛋白质的行为方式。而且,之前没有人研究过这些蛋白质。格拉斯找到了利伯曼,他的实验室研究蛋白质的结构。第一步是利用DNA测序与生物信息学相结合来识别沉积物中所含蛋白质的基因。利伯曼实验室的研究员、该论文的第一作者达斯汀·华德(DustinHuard)随后制备了可能与甲烷包合物结合的候选蛋白质。Huard使用X射线晶体学来确定蛋白质的结构。在实验室中创造海底条件华德将候选蛋白质交给了前博士生阿比盖尔·约翰逊(AbigailJohnson)。格拉斯实验室的学生和该论文的共同第一作者,现在是佐治亚大学的博士后研究员。为了测试这些蛋白质,约翰逊在实验室中重现了海底的高压和低温,自己形成了甲烷包合物。约翰逊与土木与环境工程学院副教授戴盛合作,从头开始建造了一个独特的压力室。约翰逊将蛋白质放入压力容器中,并调整系统以模拟包合物形成所需的压力和温度条件。通过用甲烷对容器加压,约翰逊将甲烷压入液滴中,从而形成甲烷包合物结构。然后,她测量了包合物消耗的气体量(衡量包合物形成速度和数量的指标),并在有蛋白质存在和无蛋白质存在的情况下进行测量。约翰逊发现,使用笼形结合蛋白,消耗的气体更少,并且笼形化合物在更高的温度下熔化。当研究小组证实这些蛋白质会影响甲烷包合物的形成和稳定性后,他们在物理学院教授James(JC)Gumbart的帮助下,利用Huard的蛋白质晶体结构进行了分子动力学模拟。模拟使研究小组能够识别蛋白质与甲烷包合物结合的特定位点。一个令人惊讶的新颖系统这项研究揭示了对蛋白质结构和功能的意想不到的见解。研究人员最初认为该蛋白质中与鱼类抗冻蛋白相似的部分将在包合物结合中发挥作用。令人惊讶的是,蛋白质的这一部分没有发挥作用,并且完全不同的机制指导了相互作用。他们发现这些蛋白质不与冰结合,而是与包合物结构本身相互作用,指导其生长。具体来说,蛋白质中与抗冻蛋白具有相似特性的部分被埋藏在蛋白质结构中,反而起到了稳定蛋白质的作用。研究人员发现,这些蛋白质在修饰甲烷笼形物方面比过去测试过的任何抗冻蛋白质表现更好。它们的性能即使不是更好,也与目前用于钻井的有毒商业包合物抑制剂一样好,这些抑制剂对环境造成严重威胁。防止天然气管道中形成笼形物是一个价值数十亿美元的产业。如果这些可生物降解的蛋白质可以用来防止灾难性的天然气泄漏,那么将大大降低环境破坏的风险。“我们很幸运,这确实有效,因为尽管我们根据这些蛋白质与抗冻蛋白质的相似性来选择这些蛋白质,但它们是完全不同的,”约翰逊说。“它们在自然界中具有相似的功能,但通过完全不同的生物系统实现这一点,我认为这确实令人兴奋。”甲烷包合物可能存在于整个太阳系中——例如,在火星的地下,以及太阳系外层的冰冷卫星上,例如木卫二。研究小组的发现表明,如果微生物存在于其他行星体上,它们可能会产生类似的生物分子,以将液态水保留在包合物的通道中,从而维持生命。“我们仍然对地球上的基本系统了解很多,”华德说。“这是佐治亚理工学院的伟大之处之一——不同的社区可以聚集在一起进行非常酷的、意想不到的科学研究。我从没想过我会从事天体生物学项目,但我们来了,而且我们非常成功。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387331.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1387331.htm

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NASA毅力号漫游车探寻古老火星湖泊的秘密

NASA毅力号漫游车探寻古老火星湖泊的秘密火星样本中的重要发现其中一个名为"勒弗罗伊湾"的样本含有大量细粒硅石,这种物质已知可以保存地球上的远古化石。另一个名为"奥蒂斯峰"的样本含有大量磷酸盐,而磷酸盐通常与我们所知的生命有关。这两个样本还富含碳酸盐,可以保存岩石形成时的环境条件记录。这些发现于12月12日星期二在旧金山举行的美国地球物理联盟秋季会议上公布。这幅来自杰泽罗陨石坑内"艾瑞山"位置的360度马赛克照片是利用毅力号火星车的Mastcam-Z于11月3日至6日拍摄的993幅独立图像生成的。在太阳会合期间,漫游车在艾瑞山停了几个星期。图片来源:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS杰泽罗环形山的地质历史"我们之所以选择杰泽罗陨石坑作为着陆点,是因为轨道图像显示了一个三角洲--这清楚地证明了一个大湖曾经填满了这个陨石坑。湖泊是一个潜在的宜居环境,而三角洲岩石则是在地质记录中埋藏远古生命化石迹象的绝佳环境,"毅力号"项目科学家、加州理工学院的肯-法利(KenFarley)说。"经过深入探索,我们已经拼凑出了陨石坑的地质历史,描绘出了它从开始到结束的湖泊和河流阶段"。杰泽罗火山形成于近40亿年前的一次小行星撞击。2021年2月"毅力号"着陆后,任务团队发现陨石坑底部是由地下岩浆或地表火山活动形成的火成岩构成。此后,他们又发现了砂岩和泥岩,这预示着数亿年后第一条河流来到了陨石坑。在这些岩石的上面是富含盐分的泥岩,预示着一个正在经历蒸发的浅湖的存在。研究小组认为,这个湖最终扩大到直径22英里(35公里),深达100英尺(30米)。这幅艺术家的动画概念图描绘了水冲破火星杰泽罗陨石坑边缘的情景,美国国家航空航天局的"毅力"号漫游车正在探索该陨石坑。数十亿年前,水进入陨石坑,在红色星球干涸之前形成了湖泊、三角洲和河流。图片来源:NASA/JPL-Caltech后来,湍急的水流带走了杰泽罗以外的巨石,将它们分布在三角洲的顶部和陨石坑的其他地方。美国宇航局南加州喷气推进实验室的博士后研究员利比-艾夫斯(LibbyIves)说:"我们能够从轨道图像中看到杰泽罗历史上这些篇章的大致轮廓,但要真正了解详细的时间线,还需要与毅力号近距离接触。"诱人的样本"毅力号"收集的样本只有一支教室里的粉笔那么大,被储存在特殊的金属管中,这是美国宇航局和欧洲航天局(ESA)联合开展的火星样本送回活动的一部分。把这些金属管带到地球上,科学家们就可以用功能强大的实验室设备对样本进行研究,因为这些设备体积太大,无法带到火星上。为了决定采集哪些样本,"毅力号"首先使用磨蚀工具磨去一块可能的岩石,然后使用精密科学仪器研究岩石的化学成分,其中包括JPL制造的X射线岩石化学行星仪器(PIXL)。这幅火星杰泽罗陨石坑的图像上叠加了从轨道上探测到的矿物数据。绿色代表碳酸盐--在水环境中形成的矿物,其条件可能有利于保存远古生命的迹象。美国国家航空航天局的"毅力号"(Perseverance)目前正在探索杰泽罗风扇上方的绿色区域(中)。资料来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL在一个被研究小组称为"比尔湾"的目标上,PIXL发现了碳酸盐--在水环境中形成的矿物,其条件可能有利于保存有机分子。(有机分子的形成既有地质过程,也有生物过程。)这些岩石中还含有丰富的二氧化硅,这种物质非常适合保存有机分子,包括与生命有关的有机分子。PIXL的副首席研究员、JPL的摩根-凯布尔(MorganCable)说:"在地球上,这种细粒度的二氧化硅是你经常在曾经是沙地的地方发现的。在地球上,这种环境可以保存远古生命的遗迹,并在以后被发现"。在分析这片被称为"比尔湾"的磨蚀岩石斑块时,NASA"毅力号"火星探测器上的PIXL仪器发现它富含碳酸盐(紫色)和二氧化硅(绿色),这两种物质都能很好地保存远古生命的迹象。图片与仪器的化学数据重叠。资料来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS毅力号的仪器既能探测到化石般的微观结构,也能探测到远古微生物可能留下的化学变化,但它们都还没有找到证据。在PIXL检测的另一个名为"Ouzel瀑布"的目标上,仪器检测到了与磷酸盐相关的铁的存在。磷酸盐是DNA和所有已知陆地生物细胞膜的组成部分,也是帮助细胞携带能量的分子的一部分。在评估了PIXL对每个磨损斑块的发现后,研究小组发出指令,让漫游车采集附近的岩芯:在比尔斯湾(BillsBay)旁边的勒弗罗伊湾(LefroyBay)和欧泽尔瀑布(OuzelFalls)的奥蒂斯峰(OtisPeak)采集了岩芯。PIXL是NASA毅力号火星探测器上的仪器之一,它分析了被称为"Ouzel瀑布"的磨蚀岩石区域的化学构成,发现其中富含磷酸盐矿物质,这是一种存在于所有已知生命的DNA和细胞膜中的物质。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS凯布尔说:"我们拥有发现远古生命迹象的理想条件,我们在这里发现了碳酸盐和磷酸盐,它们表明这里有水,适合居住,还有二氧化硅,它们非常适合保存。"当然,"毅力号"的工作远未结束。该任务正在进行的第四次科学考察活动将探索杰泽罗陨石坑的边缘,即峡谷入口附近,那里曾经有一条河流淹没过陨石坑底部。沿边缘发现了丰富的碳酸盐沉积物,在轨道图像中就像浴缸中的一个环。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404451.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1404451.htm

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巨大的海底蓄水库可以解释新西兰的慢滑地震现象

巨大的海底蓄水库可以解释新西兰的慢滑地震现象在对新西兰希库兰芝俯冲带进行勘测期间,一台地震成像仪器在一艘研究船后面拖曳。在得克萨斯大学地球物理研究所的领导下,这次勘测发现了一个埋藏在海底数英里之下的巨大而古老的储水层。图片来源:德克萨斯大学地球物理研究所/AdrienArnulf慢滑地震与水该断层以产生慢动作地震而闻名,这种地震被称为慢滑地震。这些地震会在数天或数周内释放被压抑的构造压力,对环境无害。科学家们想知道为什么某些断层比其他断层更常发生这种地震。许多慢滑地震被认为与地下水有关。然而,直到现在,还没有直接的地质证据表明在新西兰的这个特定断层中存在这样一个大型水库。Hikurangi高原是1.25亿年前太平洋一系列史诗般的火山爆发的遗迹。得克萨斯大学地球物理研究所(UniversityofTexasInstituteforGeophysics)最近进行的一次地震勘测(红色矩形)对该高原下沉到新西兰希库兰芝俯冲带(红线)的过程进行了成像。图片来源:安德鲁-加斯该研究的第一作者安德鲁-加斯(AndrewGase)说:"我们还不能看到足够深的地方,无法确切知道对断层的影响,但我们可以看到,这里下沉的水量实际上比正常情况下要高得多,"他是德克萨斯大学地球物理研究所(UTIG)的一名博士后研究员。这项研究最近发表在《科学进展》(ScienceAdvances)杂志上,它是在UTIG研究人员领导的地震巡航和科学海洋钻探的基础上完成的。寻求更深入的理解加斯现在是西华盛顿大学的一名博士后研究员,他呼吁进行更深入的钻探,以找到水的最终去向,这样研究人员就能确定它是否会影响断层周围的压力--他说,这是一个重要的信息,可以帮助人们更精确地了解大地震。水库的起源研究人员发现水的地点是一个巨大火山区的一部分,该火山区是1.25亿年前太平洋中一股相当于美国国土面积的熔岩流冲破地球表面时形成的。这一事件是地球上已知的最大火山爆发之一,并持续了几百万年。加斯利用地震扫描建立了古火山高原的三维图像,他在图像中看到了厚厚的分层沉积物包围着被掩埋的火山。他的UTIG合作者对火山岩钻芯样本进行了实验室实验,发现水占了火山岩体积的近一半。Hikurangi高原的地震图像揭示了地球内部的细节及其构成。黄线下的蓝绿色层显示了埋藏在岩石中的水。德克萨斯大学地球物理研究所的研究人员认为,这些水可能会抑制附近希古朗伊俯冲带的地震。资料来源:安德鲁-加斯他说:"正常的海洋地壳一旦到了大约700万年或1000万年的年龄所含水分就应该少得多。地震扫描中的海洋地壳的年龄是正常的十倍,但仍然湿润得多。"加斯推测,火山喷发的浅海将一些火山侵蚀成多孔的碎裂岩石,在被掩埋的过程中像含水层一样储水。随着时间的推移,岩石和岩石碎片变成了粘土,锁住了更多的水。对了解地震的影响这一发现非常重要,因为科学家们认为,地下水压可能是造成通过慢滑地震释放构造应力的条件的关键因素。这种情况通常发生在富含水的沉积物被断层掩埋,将水困在地下的时候。然而,新西兰断层中几乎没有这种典型的海洋沉积物。相反,研究人员认为,古老的火山和转化后的岩石--现在的粘土--在被断层吞噬的过程中携带了大量的水。UTIG主任德米安-萨弗(DemianSaffer)是这项研究的合著者之一,也是这次科学钻探任务的联合首席科学家。他说:"这非常清楚地说明了流体与构造断层运动方式(包括地震行为)之间的相关性。这是我们从实验室实验中推测出来的,也是一些计算机模拟预测出来的,但很少有明确的实地实验能在构造板块的尺度上测试这一点"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389219.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1389219.htm

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研究解释顽强的缓步动物如何在没有水的情况下生存

研究解释顽强的缓步动物如何在没有水的情况下生存研究缓步动物生物学的科学家们围绕着这种微小的水生生物如何在最严酷的条件下生存填补了重要的新细节。这一发现集中在一个新发现的机制上,该机制在脱水时启动,保护细胞不因机械压力而死亡。缓步动物也被称为水熊,这些微小的动物以其在各种极端环境下的忍耐能力而闻名,人们对它们了解得越多,它们的生存技能似乎就越令人印象深刻。研究已经详细说明了缓步动物如何使用DNA云和荧光“盾牌”来保护自己免受不同种类的辐射。众所周知,它们还可以进入悬浮状态,在沸腾和冰冻的温度以及海底的压迫中生存。研究甚至表明,它们在月球上的坠落中幸存下来,而且它们甚至可能能一直活到到太阳灭亡那天。在没有水的情况下生活只是缓步动物工具箱中的一项技能,日本东京大学的科学家对其背后的生物过程有了新的认识。该团队正在研究细胞质丰富的热溶(CAHS)蛋白,最近的研究表明,当脱水发生时,这些蛋白在迟缓动物中被激活。在进一步探索它们的作用时,研究小组发现,在脱水的缓步动物细胞中,这些蛋白质聚集在一起,形成凝胶状的保护丝网络,帮助细胞在其含水量变干时保持形状。当缓步动物细胞被重新水化时,这一过程被逆转,丝状物慢慢退去以避免对细胞造成机械压力。研究报告的作者TakekazuKunieda说:“尽管水对我们所知的所有生命都是必不可少的,但一些缓步动物可以在没有水的情况下生活几十年。诀窍在于它们的细胞如何在脱水过程中处理这种压力。人们认为,当水离开细胞时,某种蛋白质必须帮助细胞保持体力,以避免自我崩溃。在测试了几种不同的种类后,我们发现,缓步动物特有的CAHS蛋白负责保护它们的细胞不受脱水影响。”虽然这些最初的实验侧重于CAHS蛋白在脱水的缓步动物细胞中的功能,但该团队表明,当它们在人类和昆虫细胞中被分离和研究时,也发挥着类似但有限的功能。这种研究可能导致细胞甚至生物体的干燥保存的新技术,例如,这可能意味着药品在货架上持续更长的时间,或者器官在移植前在体外存活更长时间。Kunieda说:“关于缓步动物的一切都很吸引人。一些物种能够生存的极端环境范围,使我们能够探索前所未有的机制和结构。对于生物学家来说,这个领域是一座金矿。”这项研究发表在《PLOS生物学》杂志上。PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313415.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1313415.htm

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古生物学家探索位于阿拉斯加的“恐龙竞技场”

古生物学家探索位于阿拉斯加的“恐龙竞技场”从上方俯瞰竞技场遗址。岩面上的凹痕就是恐龙的足迹。图片来源:PatrickDruckenmiller拍摄研究人员的发现和对竞技场的详细描述发表在最近出版的《历史生物学》(HistoricalBiology)杂志上。论文的第一作者达斯汀-斯图尔特(DustinStewart)说:"这不仅仅是一层有脚印的岩石,"他是阿拉斯加大学的前研究生,发表这篇论文是他硕士论文的一部分。"这是一个时间序列。到目前为止,德纳利还有其他已知的足迹点,但没有如此大规模的。乍一看,该遗址在公园广袤的地貌中并不起眼:只是一个层层叠叠的岩石露头,从底部升起约20层楼高。论文的资深作者、阿拉斯加大学北方博物馆馆长帕特-德鲁肯米勒(PatDruckenmiller)说:"当我们的同事第一次访问这个遗址时,他们在这个巨大的悬崖底部看到了一条恐龙足迹。我们第一次去那里的时候,也没看到什么。"斯图尔特回忆说,当他在7个小时的徒步旅行结束后走近该地点时,起初并没有什么感觉。后来黄昏来临,队员们又去看了看。一条大型食肉恐龙的足迹,很可能来自暴龙。这张图片是通过从不同角度拍摄多张照片,制作出足迹的三维视图,并用色彩加以突出。图片来源:达斯汀-斯图尔特拍摄的图片在白垩纪晚期,构成斗兽场的悬崖是平地上的沉积物,附近很可能是大片洪泛平原上的一个水坑。随着地球构造板块的碰撞和弯曲,形成了阿拉斯加山脉,原本平坦的地面发生了褶皱和垂直倾斜,露出了布满足迹的悬崖。这些足迹是古淤泥中硬化的印痕和沉积物填满足迹后硬化形成的足迹铸模的混合体。"它们非常漂亮,"德鲁肯米勒说。"你可以看到脚趾的形状和皮肤的纹理。"除了恐龙足迹,研究小组还发现了植物化石、花粉粒以及淡水贝类和无脊椎动物的证据。所有这些小线索拼凑出了当时环境的整体面貌。一面墙壁上的特写图片,显示出许多凹陷的巨龙脚印。画面左下方的冰斧长约3英尺,以示比例。图片来源:PatrickDruckenmiller拍摄他说,该地区是大河系统的一部分,附近还有池塘和湖泊。该地区的气候比现在温暖,更像西北太平洋地区。这里有针叶树和落叶树,林下有蕨类植物和马尾草。根据足迹,数千年来,各种幼年恐龙到成年恐龙经常出没于该地区。最常见的是大型植食性鸭嘴龙和角龙。研究小组还记录了更罕见的食肉动物,包括猛龙和暴龙,以及小型涉水鸟类。每年都有成千上万的人来到迪纳利国家公园和保护区,体验迷人的自然景观和环境。德鲁肯米勒说:"令人惊叹的是,大约7000万年前,德纳利的动植物群同样令人印象深刻。当时这里森林密布,恐龙繁衍生息。有一种暴龙在德纳利到处跑,它的体型是现在最大的棕熊的好几倍,有会飞的爬行动物,还有鸟类,这是一个神奇的生态系统。"国家公园管理局地质学家丹尼-卡普斯(DennyCapps)说,保护像竞技场这样的化石遗址是国家公园管理局的一项重要任务。他说:"一方面,我们必须保护像竞技场这样的世界级化石遗址不受干扰和盗窃。另一方面,我们鼓励游客在地质环境中探寻化石,以便更好地掌握地貌和生态系统随时间的演变,同时让它们不受干扰,供其他人欣赏。"德鲁肯米勒计划继续与国家公园管理局合作,研究竞技场和其他足迹点。他说:"我们在公园里进行的足迹研究与我们在阿拉斯加北部科尔维尔河沿岸收集的恐龙骨骼研究成果相得益彰。德纳利国家公园和保护区是世界一流的恐龙足迹区。我们还有很多探索工作要做,不知道还会有什么惊喜等着我们。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377369.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1377369.htm

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受蜘蛛启发的新型表面材料可以在水下数月依然保持干燥

受蜘蛛启发的新型表面材料可以在水下数月依然保持干燥在自然界行之有效的东西往往也能为人类所用。问题在于如何利用现有工具创造出所需的生物启发材料,而这有时说起来容易做起来难。现在,由哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院(SEAS)领导的研究人员已经做到了这一点,他们从一种水栖蜘蛛身上获得灵感,开发出了一种超疏水的金属表面;也就是说,它能拒水,并能在水下保持干燥数月之久。这项研究的共同作者之一乔安娜-艾曾伯格(JoannaAizenberg)说:"生物启发材料研究是一个极其令人兴奋的领域,它不断将大自然中进化出的优雅解决方案带入人造材料领域,使我们能够推出具有前所未有特性的新材料。这项研究体现了揭示这些原理如何能够开发出在水下保持超疏水性的表面"。Argyronetaaquatica,又称潜水钟蛛,是目前已知的唯一一种几乎完全生活在水下的蜘蛛。数以百万计的粗糙憎水绒毛能捕获身体周围的空气,形成一个氧气库,并在蜘蛛的肺部和水之间形成一道屏障。蜘蛛毛发截留的薄薄一层空气被称为"底盘"(plastron)。几十年来,研究人员已经知道,从理论上讲,创造稳定的水下底盘是可能的。然而,在实践中,制造潜水钟蜘蛛那样的粗糙表面会使表面的机械强度降低,容易受到温度和压力微小变化的影响。而且在以前的实验中,表面只能保持干燥数小时。研究人员知道,润湿性对分子水平的表面特性非常敏感,并受到表面形貌的强烈影响。因此,他们创造了一种亲气钛合金表面--即能吸引和排出空气或气体气泡的表面--并利用电化学氧化形成氧化层,同时对形成的氧化物进行化学溶解,从而产生纳米级的粗糙度。为了测试这种表面的稳定性,研究人员对其进行了弯曲、扭转、冷热水喷射以及沙子和钢材磨蚀,结果发现它仍然具有亲气性。它在水中连续浸泡了208多天(在研究报告发表时,该表面仍浸泡在水中,没有任何降解迹象),并在装满血液的培养皿中浸泡了数百次。该表面能够大大减少大肠杆菌和藤壶的生长,并能完全防止贻贝附着。该研究的第一作者亚历山大-特斯勒(AlexanderTesler)说:"我们使用了一种理论家20年前提出的表征方法,证明了我们的表面是稳定的,这意味着我们不仅制造出了一种新型的极具排斥性、极其耐用的超疏水性表面,而且我们还可以用不同的材料再做一次。"研究人员说,这种表面有多种用途。它可用于生物医学设备,以减少术后感染,或防止水下管道和传感器的腐蚀。它还可以与SEAS团队10多年前开发的另一种生物启发材料一起使用,这种材料被称为滑液注入多孔表面技术(SLIPS)。这项研究的合著者斯特凡-科勒(StefanKolle)说:"这种系统的稳定性、简易性和可扩展性使其在现实世界的应用中非常有价值。通过这里展示的表征方法,我们展示了一个简单的工具包,它可以让你优化超疏水表面以达到稳定性,这极大地改变了你的应用空间"。这项研究发表在《自然-材料》(NatureMaterials)杂志上,下面两段由SEAS制作的视频展示了这种新型表面如何排斥水和血液。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388171.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1388171.htm

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