来自海底的生物燃料

在这篇新闻快讯中,我们将听到改良的大肠杆菌如何使海藻成为生物燃料的来源,了解为什么睡眠不足有助于减少糟糕的记忆,以及如何在……
2012年1月23日

在本期新闻快讯中,我们将了解到经过改造的大肠杆菌如何使海藻成为生物燃料的来源,了解为什么睡眠不足可以帮助减少糟糕的记忆,以及地球上生命进化的重要一步是如何比预期的更快发生的!

在这一集里

英国的海藻

00:25 -海藻将点燃生物燃料热潮

海藻已经是食品和化肥行业的主要贡献者,由于一种以藻类为食的大肠杆菌菌株的产生,海藻也可能成为低成本生物燃料的关键。

海藻将点燃生物燃料热潮

海藻已经是食品和肥料工业的主要贡献者,由于创造了一种以藻类为食的生物,海藻也可能成为低成本生物燃料的关键英国的海藻紧张的大肠杆菌

Adam Wargacki和他的同事们在《科学》杂志上发表了一篇文章,他们来自美国公司BAL(生物建筑实验室的缩写),他们已经开发出了一种改良形式的生物结构大肠杆菌一种能够释放储存在海藻中的化学能并将其转化为乙醇的细菌。

在测试中,他们重新设计的细菌以超过80%的效率工作,并且能够产生与目前用于从耕地作物废料中生产生物乙醇的工艺相当的酒精浓度。

该团队需要克服的主要障碍是,在海藻中,大量的能量以一种叫做海藻酸盐的复合糖的形式储存,这种糖很难被单个细菌菌株分解,更不用说发酵成酒精了。

设计一种适合海鲜的大肠杆菌在美国,BAL团队“借用”了其他生物的基因,并用它们“装配”了他们的新菌株。其中包括添加一种可分泌的Pseudoalteromonas“海藻酸盐裂解酶”,它能将海藻酸盐分解成更小、更容易消化的碎片,还有一种来自水生细菌的基因家族、溶藻弧菌它将这些海藻酸盐输送到细菌中,然后将它们分解。

开始研究一种常见的褐藻Saccharina粳稻在实验中,经过改造的大肠杆菌在48小时内产生了4.7%的酒精浓度。与传统的生物燃料生产方法相比,以这种方式开发海藻具有很大的优势。

可行性研究表明,每公顷的海洋每年将产生59吨的干重,这可以生产多达19,000升的生物乙醇,这是甘蔗产量的两倍,是玉米产量的五倍。

正如研究小组指出的那样,海藻养殖不需要耕地,因此不会影响粮食生产,它不需要肥料,甚至可能有助于净化被氮污染的水,更重要的是,这种农业形式不需要灌溉!

03:53 -晚上睡个好觉会使不好的记忆更糟

与流行的观点相反,科学家发现睡眠可以强化不愉快的记忆。另一方面,保持清醒可以帮助你忘记……

晚上睡个好觉可能会让糟糕的记忆变得更糟

本周发表在《神经科学杂志》上的一项研究表明,睡眠可以强化不愉快的记忆。另一方面,保持清醒可以帮助你忘记。

马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的科学家丽贝卡·斯宾塞和她的同事们向一组志愿者展示了一系列图片,并要求他们对自己的情绪痛苦程度进行评分。

12个小时后,一组被允许睡8个小时,而另一组被要求保持清醒,然后志愿者们被要求重新审视这些照片。

睡了的人比醒着的人更能记住他们看过的图片。

不仅如此,那些睡觉的人仍然认为这些图片与他们第一次看到它们时一样,甚至更痛苦。另一方面,那些保持清醒的人在12小时后发现这些图像不那么痛苦了。

研究人员在一天的不同时间重复这个实验,以控制睡眠不足的一组不仅仅是太累而无法对图片做出情感上的反应这一事实。

这些结果也许可以解释为什么有些人在经历创伤后很难入睡,因为这是大脑阻止你记住那些最好忘记的事情的方式。

因此,与“睡个好觉后一切都会好起来”的流行观点相反,这实际上可能与经历过创伤性事件的人的“医嘱”相反。

雪花状酵母簇,带有红色标记的死细胞。

06:02 -进化中的多细胞生物

在大约10亿年前,地球上所有的生命都是由单细胞生物组成的。然后发生了一些事情,促使这些细胞组队一起产生了第一批多细胞生物,就像我们的身体一样,这是地球上生命进化的一个分水岭。现在,明尼苏达大学的研究人员已经成功地让酵母做类似的事情,但在这种情况下,他们只花了大约60天的时间……

进化的多细胞生物
Michael Travisano教授,明尼苏达大学

在大约10亿年前,地球上所有的生命都是由单细胞生物组成的。然后发生了一些事情,促使这些细胞组队一起产生了第一批多细胞生物,就像我们的身体一样,这是地球上生命进化的一个分水岭。现在,明尼苏达大学的研究人员已经成功地让酵母做类似的事情,但在这种情况下,他们只花了大约60天的时间……

Michael -这个实验很简单。我们只是像往常一样在实验室里培养酵母然后每天,我们把它们放在长凳上让它们赛跑到底部。不管酵母先到底,我们酵母细胞拿着这些,重新开始培养。我们这样做了60天,每天都在做这个比赛。不像伽利略的实验,不管你有多重,对于酵母细胞来说,越大越重的细胞首先到达底部,因此,通过使用这种选择机制,我们能够选择大的东西到达底部。

克里斯:所以对较大的细胞有很强的选择压力但为什么这也会转化为细胞团,细胞连接在一起?

迈克尔-酵母变大有两种方式。第一,它们可以得到一个更大的细胞我们确实看到一些细胞变得很大,但这在生理上更容易通过适应让你的子细胞在你繁殖的时候附着在你身上。所以,我们最终会得到一簇一簇的子细胞附着在它们的子细胞上,再附着在它们的子细胞上,整个大家庭很快就会到达底部。

这些细胞之间的关系是什么?它们只是粘在一起还是它们真的开始表现得好像它们是一个细胞家族一个细胞做一件事隔壁的细胞依赖它做那件事,并做互补的工作?

最初,他们都或多或少做同样的事情。整个家庭小组以相同的速度落在底部,这是一个很大的选择性利益。但是当我们进行实验时,我们观察到一小部分,大约5%的人会经历一种细胞自杀这种自杀促进了整个群体的适应。这使得这个群体能够更快地繁殖。所以当我们进行实验时,我们开始看到一些差异。

Chris -你有没有审问过细胞,看看它们是如何改变的,以使它们能够完成这些不同的工作?它是怎么产生的?

Michael -说实话,我们主要是拍视频,观察这些群体在我们的文化中成长时的行为,我们可以看到繁殖是如何发生的。其中一个多细胞个体的细胞数量会增加,然后它会产生压力,然后一个子团会断裂。我们能够识别出目标细胞最有可能允许细胞分裂的是那些正在死亡的细胞。这是我们审问最多的方法。

Chris -问题是,如果我看着自己的身体,我的某些部分如果我的其他部分不起作用,这些部分就无法生存。所以如果你把酵母细胞团分开,这些细胞是否会失去活力因为它们没有邻居来维持它们自身缺乏的一些功能。有点像,如果我取出我的一个器官,没有血管提供的血液供应,它就不能存活,等等?

迈克尔-对。所以,这些是非常简单的多细胞生物,它们比任何东西都简单,比我们简单。对于非常简单的其他程度的自然多细胞生物,如果你把它们分开,你通常可以从一个细胞中恢复整个个体你甚至可以在实验室里用植物来做这件事。就像那些自然实验一样,我们也可以做同样的事情。如果我们把它们分解成单独的细胞,除了死去的细胞——死去的细胞什么也不做——然后我们就能恢复整个多细胞个体。

克里斯:最后,你认为这告诉我们在进化时期这个过程是如何发生的?

Michael -我认为这告诉我们你可以很简单地进化出多细胞生物只需要在单细胞繁殖过程中稍微改变一下关系。只要不让你的女儿或孙女们离开,而是团结在一起,通过合作的策略,你就可以很容易地进化出多细胞生物。

屎壳郎-金龟子

10:27 -自杀彗星和跳舞甲虫

彗星坠入太阳大气层,为什么运动可以预防糖尿病,公众如何帮助地震学研究,为什么屎壳虫喜欢跳舞……

自杀的彗星和跳舞的甲虫
Carey Lisse,约翰霍普金斯大学应用物理实验室;何聪聪,德克萨斯大学西南医学中心;理查德·艾伦,加州大学伯克利分校;艾米丽·贝尔德,隆德大学

彗星的新光

美国科学家观察到一颗彗星坠入太阳大气层并解体。

彗星
C / 2011 N3是所谓的克鲁兹族之一,它非常接近太阳表面。在过去的15年里,已经发现了2000多种。

但是它们穿过太阳大气层的路径以前是未知的,现在多亏了美国宇航局的太阳动力学观测站,太阳日光层观测站和日地关系观测站,这颗最近的C/2011 N3彗星的自我毁灭路径已经被观测到。

约翰霍普金斯大学应用物理实验室的Carey Lisse评论了这一发现……

凯里-它以每小时一百万英里的速度穿过太阳的大气层,叫做日冕,它是一百万度的等离子体。它花了半个小时穿过太阳的表面才消失。所以,你可以想象这个巨大的脏雪球从太阳系诞生以来已经存在了45亿年,穿过这个地狱般的环境,消散,旋转,破碎,破裂,最后,完全被摧毁。观察这颗彗星是如何分裂的,并测量它发出的光,可以告诉我们很多关于彗星是如何组成的。

运行

运动的好处

运动诱导细胞内成分的清除和再循环,从而防止代谢紊乱,如糖尿病。

用老鼠做实验,
聪聪他和来自德克萨斯大学西南医学中心的同事们发现,运动可以触发一种叫做自噬的过程,即某些细胞成分的自我清除和分解代谢。

这主要是在骨骼肌和心肌中触发的,以提高耐力和葡萄糖代谢,同时防止某些代谢状况。

因此,我们的研究有助于发展这样一个概念,即增加自噬活性可能有利于对抗胰岛素抵抗、肥胖和其他相关的代谢并发症。自噬激活可以模仿运动的有益效果。所以我们的梦想是开发一种试剂,诱导自噬可以作为模拟运动,这样我们就可以把它应用到那些身体受限,不能自己运动的病人身上。

用公民科学探测地震

公民科学家可以为
地震的研究以及未来的检测。

公民科学涉及公众成员报告和收集数据以帮助科学研究。地震学领域最近的电子应用程序包括“地震捕捉器”程序,它可以把你的电脑变成一个地震仪,并把它放在全球网络上,还有更多的移动应用程序,比如iphone上的“i-shake Cal”应用程序,它可以收集地面震动的测量数据。

加州大学伯克利分校的理查德·艾伦在《科学》杂志上发表文章,解释了它们在地震学中的重要性。

理查德:人们已经收集了相对少量的数据,他们用它来定位地震,绘制出地震破裂在断层面上的传播,他们用它来在真正感觉到震动之前发出警报。我们可以从一个有几百个监测站的地震网络发展到一个有几百万个监测站的地震网络。因此,我们拥有的地震记录数量大幅增加,这对我们采取的减轻地震的所有方法都产生了连锁反应。

与粪共舞

最后是原因之谜
屎壳郎跳舞隆德大学的科学家已经解决了这个问题。

屎壳郎把一堆粪堆成一个个球,然后把球滚到保险箱里蜣螂距离遥远,没有竞争。众所周知,甲虫会爬到球的顶部,并在路线的某些点上旋转,而这背后的原因此前尚不清楚。

艾米丽·贝尔德(Emily Baird)在实验室与甲虫一起工作时发现,这种舞蹈完全是甲虫知道自己要去哪里……

艾米丽:这种舞蹈行为是甲虫用来克服对它们滚动路径的意外干扰的一种策略。我们诱导他们从斜坡上掉下来,所以他们失去了对球的控制,所以当这种情况发生时,他们的方向就混乱了。所以一旦它们迷失了方向,舞蹈就能帮助它们重新定位原来的滚动轴承,这样它们就能继续沿着原来的方向前进。所以它们要确保它们最后不会滚回去,直接滚回粪堆里,而粪堆正是它们想要摆脱的。

这项研究发表在本周的《公共科学图书馆》杂志上。

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