革命性技术可“看透”小白鼠
革命性技术可“看透”小白鼠
“透视眼”听起来像是漫画书里才会有的故事。但科学家已经找到一种方法,可以把整只动物变透明——甚至包括大脑和骨骼。研究者首先要用几种有机溶剂处理已经死亡的小鼠,除去让它们不透明的水和脂质成分,最终可以让荧光蛋白在动物体内明显地发光,照亮整个血管系统或其他结构。这种三维器官成像技术称为uDISCO,与其他类似方法相比,它可以在短短几天内将动物的整个身体变透明。
一旦对小鼠实施解剖后,几乎不可能再将其全身数百万计的神经元重新连接。因此该技术将有助于科学家更好地观察一种疾病是如何影响整个身体的神经元——例如中风如何导致神经肌肉无力。当然,uDISCO并不仅仅限于神经系统的研究。这种迄今最高分辨率的全身成像技术可以赋予任何领域的科学家看穿实验动物的“超能力”。——《自然·方法》
冰人奥茨的外衣很“狂野”
20年前,一对游客在奥地利和意大利交界处的一座高山冰川中发现了一具保存了5300年的木乃伊。这个冰人的绰号叫“奥茨(Otzi)”,出土时身穿皮革服装,背一个皮革箭袋,戴着皮毛帽子。但这些服装的材料已经老化到很难判断出其主要来源。
一组科学家使用DNA测序,终于确定了冰人身上的衣服来自哪些地方。来自9个服装样本的线粒体DNA测序结果表明,奥茨的装束来自5个不同物种动物的皮毛:山羊皮的裤子、绵羊皮的腰带、獐皮的箭袋、小牛皮鞋带、棕熊毛皮帽子,还有一件由山羊/绵羊皮随意混搭缝在一起的厚大衣。通常认为,生活在奥茨所处时代和地域的人都是农民身份,所以家畜皮制成的皮装符合这一描述。由野生动物皮毛手工制成的衣服和工具表明,冰人的生活也依赖野生动物。
——《科学报告》
仿生“纳米皮草”只吸油不吸水
水生蕨类在世界很多地区被看成杂草或有害物,但德国科学家发现,它们具有强大的吸油功能。他们研究一些槐叶苹科植物的特殊结构“毛状体”时发现,毛状体尾部的形状决定了油/空气接触面的大小。他们据此研发出一种称为“纳米皮草”的毛绒面合成板,能够使吸油效果达到最大化、并保留长时间的吸附能力。纳米皮草由热压厚板制成,首先利用热钢板让聚合物薄膜表面融化,随后让纳米尺度的毛发从表面“拔丝”般长出。
“纳米皮草”像水生蕨类一样具有超级疏水和亲油性,可以选择性地吸油而不吸水。该研究的最初目的是通过了解植物来提高“纳米皮草”的吸油能力,但目前的研究结果也为其他研究提供了可能——例如为清理水中油污提供一种更加便捷的手段。——《生物灵感与仿生学》
拉美人种分子水平上衰老更慢
尽管拉美人种患糖尿病和其他疾病的概率较高,但他们的平均寿命却比白人长。这一直被科学家视为难以理解的悖论。加州大学洛杉矶分校的研究者使用多个生物学指标,在基因组中寻找与衰老有关的表观遗传学改变。他们研究了将近6000人的DNA样本,对18组数据进行了分析。
他们惊讶地发现,拉美人和他们的近亲、玻利维亚的原始部落Tsimane人在分子水平上的衰老速度比其他民族慢很多。实际上Tsimane人的衰老速度比拉美人还要慢,他们血液的表观遗传学年龄比拉美人年轻2岁、比白人年轻4岁。虽然频繁受到感染,但Tsimane人很少患心脏病、糖尿病、高血压、肥胖等慢性病。这项研究的结果,有望帮助科学家找到适合所有人种的抗衰老途径。——《基因组生物学》
世界首个自供能的完全柔性机器人“章鱼哥”诞生
传统机器人的脆弱结构经不起刮擦、撞击,在崎岖不规则的平面上活动不便。因此,科学家正越来越多地把注意力放到柔性材料机器人上面。但目前的许多所谓“柔性”机器人,其实或多或少都包括一些金属“硬”组件,如很难被替代的电池、电路等刚性材料。
哈佛大学的研究者制造出了不含任何硬结构的章鱼型机器人“Octobot”。整个机器人的身体、包括3D 打印的微流控芯片元件都是由硅氧烷材料制作的。它无需电力,而是使用过氧化氢作为机载燃料。在铂的催化下,过氧化氢分解生成氧气和水,气体交替通过8只触手中的通道就可推动章鱼机器人前进。Octobot 的全部材料加起来成本只有约 2 美元。研究人员表示,将来可能会为它加上开关,并安装更加复杂的控制器和传感器。——《自然》
DNA分子可自发产生荧光
多年来生物学家一直认为,活细胞内的大分子如DNA、RNA和蛋白质本身不会发出荧光,需要进行大分子成像时,就得依赖外源荧光染料。某些染料处理后细胞很快就会死亡,染料的毒性有时也会导致细胞很难被准确地成像;另外,有外源干扰的成像结果是否能够揭示细胞中的真实过程?没有人知道答案。
美国西北大学的研究团队发现了一些新奇的现象。当被可见光照射时,DNA分子会被激活并“发光”,即便没有添加荧光染料也能成像。为什么人们之前未发现这种荧光?研究人员解释,这些大分子处于完全黑暗状态时,确实不吸收光也不发光。但使用正确波长的激发光时,它们会在很短的时间内发出荧光,然后会静止很长一段时间。本研究为无标签、纳米级成像开辟了新的生物学途径,也促进了人们对生物大分子的进一步理解。——《美国国家科学院院刊》