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首次观测到黑洞光子环;咀嚼可以将人体代谢率提高10%-15% | 环球科学要闻

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· 生理学 ·
咀嚼较硬的食物可以将人体代谢率提高15%

研究人员使用特殊的头盔测量受试者咀嚼时的能量消耗。图片来源:ADAM VAN CASTEREN/University of Manchester

探究咀嚼所消耗的能量能够帮助理解人类咀嚼系统的进化,然而此前几乎没有这方面的研究。近日发表于《科学·进展》的一篇论文中,研究人员测量了咀嚼时消耗的能量,并发现这或许影响了人类下颌和牙齿结构的演变。


研究人员为21个实验参与者提供了球状头盔,用来测量消耗氧气和呼出二氧化碳的量。通过让受试者咀嚼15分钟无味、无卡路的口香糖,研究人员发现当咀嚼较软的口香糖时,新陈代谢比休息时增加了10%;而对于较硬的口香糖,这一数值增加到了15%,但两者都只消耗每天总能量的1%以下。研究人员认为,在学会烹饪食物前,我们的祖先需要花费更多的时间和能量用来咀嚼,这或许是人类下颌进化的部分原因。南方古猿等其他灵长类动物有着不同的进化策略,比如出现更大的牙齿咀嚼面和发达的下颌肌肉。该研究为解释原始人类的下颌和牙齿进化提供了新的角度。



· 天文学 ·
首次观测到黑洞光子环


中间橙色的环是重建的n=1光子环图像,周围蓝色等高线表示n=0的光子环图像(也就是直接射向地球的光子)。它们和更高阶的光子环一同构成了M87星系中心黑洞图像。图片来源:Broderick et al. 2022, ApJ, 935, 6


M87星系中心黑洞的照片。图片来源:EHT


黑洞周围强大的引力可以让光子绕黑洞运动,理论上会在黑洞周围形成一圈薄且锐利的光子环。天文学家2019年公布的M87星系中心黑洞照片理论上包含有光子环数据。近日,在《天体物理学报》上发表的一篇论文中,一个国际天文学家团队从事件视界望远镜(EHT)2017年观测的原始数据中提取了光子环图像。


为了提取光子环的图像,天文学家开发了专用的图像处理软件THEMIS。天文学家提取的是n=1的光子环,其中的光子绕黑洞飞行半圈。2019年公布的黑洞照片并不是规则的环形,其中光线大部分来自n=0的“光子环”,也就是没有绕黑洞飞行的光子。理论上,n=1的光子环能提供黑洞照片总亮度的10%~30%,但处理结果却显示它占总亮度的54%~64%,天文学家认为,这是由对光子环厚度估计的偏差导致的。


· 古生物 ·

皱囊虫并非原始后口动物


左图为2017年的皱囊虫复原图,右图为最新的皱囊虫复原图。新研究发现,此前皱囊虫复原图中的“鳃孔”,其实是骨板磨损后形成的。图片来源:J. Han et al., 2017 (左); Philip Donoghue et al,2022(右)

2017年,在中国陕南西乡县的寒武纪地层中,研究者发现了一种只有一毫米大的微体化石。它整体形态像是一个皱巴巴的袋子,因此被命名为皱囊虫(Saccorhytus),当时的研究者认为,这是已知最早的后口动物。


后口动物包括脊椎动物、棘皮动物、半索动物等,一般认为,鳃孔是后口动物独有的特征。此前,研究者发现皱囊虫它身体末端有口,口周围还分布着类似鳃孔的结构,因此将其归为较为原始的后口动物。然而在最近发表于《自然》的一项研究中,研究团队重新深入研究了大量皱囊虫化石,发现过去认为的“鳃孔”其实是体表生长的骨板在埋藏过程中磨损,而形成的孔状结构,并非真正的“鳃孔”。同时,皱囊虫的其他关键特征(如发育表皮、上皮不具纤毛、环口的辐射对称结构)显示,它可能和蜕皮动物(包括昆虫、蜘蛛、蛔虫等)具有更近的亲缘关系。


· 计算机 ·
存算一体芯片即将出炉

由于人工智能计算耗能极高,目前依靠电池供电的多数边缘设备,在运行人工智能应用程序时,都不得不将数据传输到云服务器,人工智能在云端处理数据后,再将结果传回设备。8月17日,发表在《自然》上的一项研究显示,研究人员开发出一种能直接在内存中运行计算的低能耗芯片:NeuRRAM芯片,它还能支持各种人工智能计算。

过去的内存计算芯片为提高计算效率,牺牲了功能多样性。但NeuRRAM芯片在保证计算效率的同时,能支持多种神经网络模型,因此可以用于图像识别、语音识别等各种不同的应用。更重要的是,NeuRRAM芯片的能效是目前最先进的内存计算芯片的两倍。这意味着人工智能可以在断开云连接的边缘设备上,随时随地执行复杂的运算任务。这项研究的所有特色结果均是在硬件上获得,研究人员仍在进一步优化芯片的架构和电路,希望能有更多附加功能和应用。



· 医学 ·
首个获批的β地中海贫血基因疗法


8月17日,美国食品和药品管理局(FDA)宣布批准bluebird bio公司开发的基因疗法Zynteglo(betibeglogene autotemcel)上市,这是首款以细胞为基础、治疗需要常规红细胞输注的β地中海贫血患者的基因疗法。β地中海贫血是一种遗传性血液疾病,患病原因为血红蛋白β链的突变和缺失,会导致血液中常见的血红蛋白和血细胞减少,进而导致全身供氧不足,引发头晕、虚弱、疲劳、骨骼异常甚至更严重的并发症。患者病情最严重时需要一生依赖红细胞输注。而这种治疗方法还有可能导致他们体内的铁元素过多,导致心脏、肝脏等器官出现问题。


Zynteglo是一种一次性的基因疗法,疗法基于对患者的骨髓造血干细胞进行基因改造,使其能产生具有正常功能的血红蛋白β链。此前已有2项多中心的临床实验证实了Zynteglo的有效性和安全性。在试验中,41位患者在接受Zynteglo治疗后,其中81%体内能达到预定的血红蛋白水平,不再需要接受红细胞输注治疗,时间超过1年。该疗法常见的副作用包括血小板和其他血细胞水平降低、黏膜炎、鼻出血等。



· 新冠疫情 ·
新冠长期症状患者血液中存在异常

已有研究显示,新冠长期症状常表现为极度疲劳和脑雾(包括意识错乱和健忘)等症状。近日,耶鲁大学医学院(Yale School of Medicine)的研究者调查了99名存在新冠长期症状的患者,发现其血液内的皮质醇水平和T细胞数量均存在异常。


研究者发现,患者血液中皮质醇水平仅为正常人的一半,这可能会导致患者感到肌肉无力和疲劳。同时,20%~30%的患者血液中衰竭T细胞(exhausted T cells)异常增多。在长期暴露于抗原后,T细胞会发生衰竭。异常增多的衰竭T细胞可能说明人体中持续存在着某种病原体。研究者怀疑可能是新冠病毒,或是某些人体长期携带的病毒(如EB病毒)重新激活导致了这一反应。相关研究目前发布于medrXiv预印本网站上。



· 新冠疫情 ·


截至北京时间8月18日10时,据约翰·霍普金斯大学最新统计,全球累计新冠确诊病例593 243 579例,死亡病例6 445 204例。


据国家卫健委官方数据,8月17日0—24时,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例682例。其中境外输入病例68例(福建17例,天津11例,北京7例,上海7例,广东7例,云南7例,黑龙江4例,浙江2例,山东2例,吉林1例,江苏1例,广西1例,四川1例),含10例由无症状感染者转为确诊病例(天津5例,北京1例,浙江1例,福建1例,广东1例,四川1例);本土病例614例(海南496例,陕西36例,西藏19例,浙江14例,福建10例,新疆9例,广东6例,内蒙古5例,北京4例,四川4例,河南3例,青海3例,江西1例,湖南1例,重庆1例,贵州1例,云南1例),含32例由无症状感染者转为确诊病例(海南10例,浙江6例,新疆5例,广东3例,四川2例,西藏2例,北京1例,内蒙古1例,陕西1例,青海1例)。无新增死亡病例。无新增疑似病例。

31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者2888例,其中境外输入78例,本土2810例(海南1522例,西藏870例,新疆224例,青海57例,兵团36例,陕西29例,浙江13例,江西12例,河南8例,河北6例,广西5例,上海4例,山东3例,重庆3例,云南3例,甘肃3例,宁夏3例,内蒙古2例,广东2例,四川2例,北京1例,江苏1例,贵州1例)。


截至2022年8月16日,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗342858.7万剂次。

文:二七、王昱、clefable、不周、孟凡琼
图片来源:unsplash

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