全新肿瘤检测器；发现“恶魔”粒子；废塑料做肥皂…｜WE科学周报

肿瘤在急速生长时容易产生破碎细胞，并将DNA片段散播到四周，而有些细菌可以捕捉吸收环境中的DNA片段。8月10日，Science 上发表的一篇论文展示了一种全新概念的肿瘤探测器，即用工程改造后的细菌吸收突变癌基因，通过粪便样本便能检测癌症。概念测试中，研究者在癌细胞突变的KRAS基因中插入了一个卡那霉素的抗生素基因，并对贝氏不动杆菌进行改造，使得正常的KRAS基因会被细菌的CRISPR系统识别切割并最终降解，而癌细胞突变的KRAS基因不会被识别切割，细菌与其结合吸收后能获得卡那霉素的抗性，可在后续的抗生素测试中存活下来，从而判断出肿瘤的存在。验证实验中，研究人员只在结直肠癌小鼠的粪便中提取到了对卡那霉素产生耐药性、在卡那霉素测试下继续生长的贝氏不动杆菌。这证明该细菌探测器具有检测癌症和癌前病变的能力，有望帮助预防胃癌、结直肠癌或更多特定癌症的发生。

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DOI: 10.1126/science.adf3974

67年前，物理学家曾预言，通常情况下具有质量和电荷的电子，在固体金属中却可以奇特地结合成一种无质量、电中性，且不与光发生相互作用的复合粒子，即“恶魔”粒子（由两种不同能量的等离子体以不同频率振荡产生的等离子体激元）。它既能帮助实现超导电流的传输，又能导致超导材料在特定条件下失去超导性。8月9日，Nature 上发表的一项研究显示，美国伊利诺伊大学、哈佛大学等多个机构的研究人员首次在钌酸锶金属中发现了“恶魔”粒子。团队在研究钌酸锶为何与高温超导体相似却又不是高温超导体时，偶然发现了一个没有质量的电子模，并最终确认为“恶魔”粒子。研究者发现，当温度接近超导转变温度时，钌酸锶晶体中的等离子体激元会与电子库珀对相互作用，从而影响超导性。这一发现对于理解超导的机制具有重要意义，并且提供了一种调控超导性的新方法。

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https://www.nature.com/articles/s41586-023-06318-8

8月10日，Science 上发表的一项研究显示，美国弗吉尼亚理工团队提出了一种无需催化剂或复杂程序的塑料升级回收新途径——将聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）转化为蜡（转化率约为80%），并进一步转化为高价值的表面活性剂（如肥皂）和洗涤剂。研究人员造出一种小型烤箱式反应器，通过设置温度梯度加热降解PE：其底部温度达到360℃，可让PE的长链断裂；随后产生的烟雾上升到顶部会被冷凝，避免进一步分解成更小的气体分子。如此得到的短链PE即蜡，在继续进行氧化反应和皂化反应后，可作为原料转化为高价值的表面活性剂和洗涤剂。除了PE，PP同样也可如此转化，因此在塑料回收时不必对其进行分拣，比现有的一些回收方法更有优势。此外，塑料初始转变的简单也让该方法更具成本效益，环境影响也相对较小。

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DOI: 10.1126/science.adh0993

微塑料是直径小于5毫米的塑料颗粒，可通过口、鼻和其他体腔进入人体。近日，Environmental Science ＆ Technology 上发表的一篇论文称，首都医科大学附属北京安贞医院团队在接受心脏手术患者的心脏组织内发现了微塑料。研究者收集了15位患者的心脏组织样本和其中7位患者手术前后的血液样本，并通过激光直接红外成像进行了分析。他们在大多数组织样本中都检测到了数以万计的直径20~500微米的微塑料，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等。此外，血液样本中也检测到9种微塑料颗粒，并且相比手术前，手术后血液中的塑料尺寸减小，但种类增多。这说明侵入性医疗手段可能是一种被忽视的微塑料接触途径，使得微塑料可直接接触血液和身体内部组织和器官。不过，聚甲基丙烯酸甲酯在左心耳、心外膜脂肪组织和心包脂肪组织中的存在并不能归因于手术期间的意外暴露，这为人体心脏中存在微塑料提供了直接证据。至于微塑料对人类心血管系统以及心脏手术预后的影响，还需要更多研究。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c07179

在烤制食物时，糖和氨基酸在140°C时会发生美拉德反应，让食物更加美味。如果加入铁或锰矿物作为催化剂，产生美拉德反应的温度可大为降低。日前，Nature 上发表的一篇论文显示，英国利兹大学团队发现，在过去4亿年中，海底的美拉德反应锁住了大量碳，让更多氧气进入地球大气层，可能对复杂生命的出现发挥了重要作用。研究人员在含有葡萄糖和甘氨酸的溶液中添加了铁或锰矿物，发现与没有催化剂的溶液相比，10°C时（相当于大陆边缘海床的温度）美拉德反应的速度增加了约100倍。海底有大量铁和锰矿物，而死去的动植物提供了糖和氨基酸来源。微生物会将死亡生物体中的碳转化为二氧化碳，但美拉德反应却可让碳储存在复杂聚合物中。研究者估计，铁和锰矿物每年可能锁住约400万吨碳。在过去4亿年里，海底的美拉德反应可能使大气中的氧气水平增加了8%，如果没有这个过程，地球大气层可能会变暖5°C。此外，研究者还发现，这种反应也可能发生在含有铁和锰矿物质的土壤中。这项新颖的研究提醒大气或气候研究者注意铁和锰矿物被忽视的巨大作用。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-06325-9