在本期新闻快讯中，我们揭开了热木星的暴力历史，并阐明了黑洞。此外，我们还会问大象是否会发出呼噜声，找出雌性大象寿命更长的原因，并发现有尾巴的机器人!
在这一集里
热木星的狂暴历史
上周发表在《自然》杂志上的一篇论文发现，包含所谓热木星的行星系统很可能有过暴力的过去。
这些证据源于这些行星围绕其母恒星运行的方式的不同。在我们的太阳系中，行星围绕太阳运行的平面非常相似，所以太阳系的任何三维模型看起来都很像一个餐盘，所有的行星都在餐盘的表面绕轨道运行。此外，太阳自身的旋转轴与行星的轨道紧密地排列在一起。
这种排列正如我们对行星系统形成方式的理解所期望的那样。我们认为恒星和行星都是由原行星盘形成的，原行星盘是由气体和尘埃组成的云，它们在自身引力的作用下坍缩，变成一个旋转的圆盘。这样一个圆盘的中心部分形成一颗恒星，而外部部分可能在它周围形成许多行星。由于这颗恒星及其行星的轨道都是从同一个圆盘上得到它们的旋转，我们可以预期它们都与圆盘的原始旋转轴对齐。
然而，在我们自己的太阳系中看到的模式并没有在我们观察到的其他行星系统中重现。这些星系通常有木星大小的大型行星，它们的轨道离它们的母恒星非常近，与水星到太阳的距离相似。此外，这些所谓的“热木星”的轨道平面几乎是随机定向的，与其母星的旋转轴几乎没有相关性。
这些系统是如何形成的是一个谜，天文学家认为，这些木星大小的行星很可能是在远离它们的宿主恒星的地方形成的，但后来向内迁移，这可能是它们与邻居或附近恒星强烈的引力相互作用的结果。
麻省理工学院的Roberto Sanchiz-O'Jeda和他的同事们在《自然》杂志上发表了他们对开普勒太空望远镜观测到的更正常系统中行星轨道的首次观测。他们发现，这个系统和我们的系统一样，行星在一个与主恒星旋转轴对齐的共同平面上运行。
这意味着，行星系统确实是由它们的行星在一个共同的平面上运行形成的，但剧烈的相互作用会扰乱轨道对齐。这证实了热木星不是在它们现在的位置形成的，而是由于它们历史上的剧烈事件而向内迁移的理论。
大象会发出呼噜声吗?
奥地利的科学家揭示了大象长距离交流时发出的低频隆隆声。人类和其他哺乳动物广泛使用声音;鲸鱼和大象发出的超声波频率低至9赫兹，而某些种类的蝙蝠能够发出超过11万赫兹的超声波。
在所有这些情况下，这些发声都是通过空气穿过声带，使它们振动而产生的。但是有两种方法可以发出这样的声音。一种被称为肌肉弹性空气动力噪音产生，是我们说话和唱歌的方式。为了发出这些声音，我们关闭声带或“声门”，并从肺部向它们施加气压。在一定的压力下，声带就会分开，空气就会涌出来。这导致压力下降，声带再次聚集，重新开始这个过程，并在口腔和喉咙中产生共鸣的振动。
另一方面，猫通常发出的呼噜声是在神经控制下有节奏地打开和关闭声带，频率约为30赫兹。这就产生了气流通过交替打开和关闭的声门并发出相同频率的声音。
但是大象这样做是为了发出人类听不见的次声波吗?为了找到答案，维也纳大学的克里斯蒂安·赫布斯特(Christian Herbst)和他的同事们利用柏林动物园一头自然死亡的大象来研究这种动物的喉部。研究小组切除了整个大象的喉部，并将其连接到一个人工肺上，以推动空气。他们将支撑声带的软骨结构(被称为类芳突)聚集在一起，闭合声带，就像在生活中发生的那样，并放置传感器来记录声音的产生和声带之间的接触。
像这样将声带与空气供应分离意味着呼噜声是不可能的，所以任何随之而来的声音都必须通过肌肉弹性空气动力学的方式产生。当他们将压力提高到人类声带振动的4倍左右时，大象的喉咙开始发出大约16赫兹的声音，接近野生大象记录的20赫兹次声频率。高速摄影证实，当压力增加时，声带会反复打开，当空气通过时，声带会再次关闭，从而在组织中产生振动。
研究小组在本周发表在《科学》杂志上的论文总结中指出，这项研究首次直接观察到大象发出次声的声音产生机制。“我们已经证明，根据声音产生的肌肉弹性-空气动力学理论，流诱导的声带自我维持振荡可以产生低频发声。”但研究小组也警告说，他们不能排除大象也会发出呼噜声的可能性。但可能没有多少人有足够的勇气自愿植入电极来发现……
07:04 -建立对Bilharzia的免疫
建立对Bilharzia的免疫力
凯特·米切尔博士，爱丁堡大学
克里斯:血吸虫病也被称为血吸虫病，它是一种由蠕虫引起的疾病，它们在一种水生蜗牛体内生长一段时间，然后它们感染那些接触到这些蜗牛生活的水的人。超过2亿人被感染，在大多数情况下，人们携带蠕虫多年，这导致人体内部器官受损，包括膀胱和肝脏受损。成年人最终会对感染产生免疫力，但由于某种原因，儿童不会。现在，科学家们已经发现了原因，这可以帮助我们开发一种新的疫苗。凯特·米切尔(Kate Mitchell)是这项突破背后的科学家，她在爱丁堡大学读博士时进行了这项研究。你好,凯特。
凯特-你好。
克里斯-那你到底是怎么做到的?
凯特:我们重新审视了几十年来许多人收集的数据，并研究了不同人群的感染水平和抗体水平。然后我们使用我们开发的新的计算机模型来调查人们对血吸虫病的保护性免疫是如何发展的不同想法。因此，我们采用了许多不同的理论和想法，并用它们来构建不同的模型，我们总共有近3000个模型，我们非常系统地研究了这些模型，然后我们进行了数百万次计算机模拟，看看这些模型是否能产生我们在现场数据中看到的模式。
Chris -你一开始的假设是什么?当你开始的时候，你在考虑或模拟什么样的问题或可能性?
凯特:我们感兴趣的一个主要问题是，有一种理论认为，只有当成虫死亡时，它们才会释放出正确的蛋白质，从而刺激免疫反应。这种蠕虫可以在人体内存活数年，因此可能会延迟接触。所以我们把这作为我们的假设之一，但我们也想检查，如果这些蛋白质实际上来自它们生命周期的其他阶段，比如感染阶段，当你最初被感染的时候，或者蠕虫产下的卵，会发生什么。我们也不确定保护性免疫反应的作用是什么——它能防止人们再次感染吗?它能直接杀死蠕虫吗?还是阻止它们产卵?正是这些卵造成了我们所看到的许多损害。所以我们研究了所有这些不同的组合。关于免疫反应的确切性质，蠕虫能活多久，这类事情也有不同的看法。
克里斯:你从哪里得到数据来验证这些理论?
凯特:我们在爱丁堡大学的研究小组在津巴布韦进行了几次大规模的实地测试，大约在过去的20年里。来自不同人群的数据，我们测量了这些社区中儿童和成人的感染水平和抗体。我们还使用了津巴布韦和其他非洲国家的公开数据，这些数据最早可以追溯到20世纪60年代。
克里斯:那么，你有了所有这些假设，你建立了聪明的模型，使你能够测试所有的可能性，这样你就知道如果这种可能性是正确的，结果应该是什么。然后将其与数据进行比较，看看它是否符合假设成立时所期望的模式。你认为是什么原因导致成年虫最终获得免疫力然后吐出蠕虫?不是很明显，它们抑制了蠕虫。我不想让任何人做噩梦，但孩子们不会。这是怎么呢
凯特:所以，我们实际上得到了一个非常明确的答案，它与我之前概述的一些理论有关。当成虫死亡时释放的蛋白质触发了这种保护性反应，这种反应实际上是防止疾病的。这是刺激抗体反应。这些抗体实际上是在阻止剩余的蠕虫产下更多的卵。这种情况通常只在成人中出现的原因是因为需要很长时间才能接触到足够多的蠕虫，让它们死亡，并引发足够的反应，使其有效。
因为蠕虫本身可以抑制免疫系统，它们可以逃避免疫系统，这样免疫系统就看不到它们了。它们大多是隐形的，活着的时候对免疫系统隐身，只有当它们死后，这种隐身装置(找不到更好的词)才会失效，免疫系统才能看到蠕虫，并对其做出反应。这种反应可以有效地阻止其他活着的蠕虫产卵。
凯特:部分原因。这是我们检验的一个假设。蠕虫只是抑制这种保护性反应吗?实际上，我们得到的结果和数据并不一致。所以他们肯定会抑制一些反应。我的意思是，有各种各样的免疫反应在进行。对虫卵有很多炎症反应，所以我们怀疑这种抑制是一种早期反应，会损害蠕虫。但我们在这些模型中检测到的反应是一种保护性反应。这是一种不同的反应，只是需要花费大量的时间来建立足够的曝光率。
克里斯:如果这需要很长时间，那么研制某种疫苗使儿童产生这种反应的前景如何?所以如果他们接触到水中的蜗牛，而蠕虫试图感染他们，它就不能?
凯特:这可能是数量问题的一部分，并确定你需要放入疫苗中的正确蛋白质，以产生正确的反应。
克里斯-但这表明这是可能的。所以，如果我们能模拟成年人身上发生的情况，给孩子足够的时间，我们就能保护孩子免受血吸虫病的侵害。
凯特:是的，这就是我们的目标。
克里斯-希望如此。非常感谢。这是凯特·米切尔。她现在在伦敦卫生和热带医学学院工作。她谈到了她在爱丁堡大学攻读博士学位时所做的工作。
x射线显示的黑洞
本周，《科学》杂志专门出版了一期关于黑洞研究的特刊，南安普顿大学的罗伯·芬德回顾了我们对黑洞x射线发射的了解。
黑洞是质量比太阳大几倍的恒星生命中坍缩的最终状态。当这些恒星耗尽燃料时，任何力量都无法克服其核心的自我引力吸引，从而坍缩到一个无限小的点，这一事件被称为II型超新星爆炸。其结果是一个质量是太阳几倍的黑洞。
根据我们今天看到的大质量恒星的数量，以及它们估计的几百万年的寿命，估计银河系中可能至少有1亿个这样的黑洞。然而，尽管这使它们成为非常普通的物体，但它们很难被观察到，因为即使是光也不能以足够快的速度从它们的表面逃脱。
黑洞的标志是x射线的发射，当气体落入视界时就会产生x射线。在螺旋状走向最终命运的过程中，这种气体被压缩到一个越来越小的空间，达到了令人难以置信的高温和密度。在几亿度的高温下，它不仅会发出红光，还会发出x射线的红光。将气体加热到这样的温度所需的能量是如此之大，以至于在这样的物体中，除了物质吸积到黑洞之外，几乎所有的过程都可以被排除在外。
然而，这种x射线辐射只有在黑洞碰巧有气源落在它身上时才会产生。银河系的大部分是深真空，恒星之间的距离不超过几光年。因此，只有那些拥有亲密伴星的黑洞，才能通过逐渐剥离伴星的外层气体，以显著的速度吸积气体。
此外，吸积过程非常剧烈，很少能持续。相反，黑洞经历了一阵吸积，伴随着爆炸性的爆发，然后在几个月甚至几个世纪内阻止了任何进一步的吸积。这意味着，在过去几十年的黑洞研究中，我们只看到了银河系黑洞数量的冰山一角。
重大问题依然存在。我们知道银河系中心有一个超大质量黑洞，其质量是太阳质量的数百万倍，而且似乎大多数其他星系的中心也有类似大小的黑洞。这些黑洞是如何获得如此大的质量的?他们一定发现了一种吸积模式，这种吸积模式比简单地啃食临近伴星的外层要快得多。
另一个有趣的问题是，一些被称为活动星系的星系，有强烈明亮的核，据信是由流入中心黑洞的气体提供能量。其他星系，比如我们自己的星系，似乎没有任何气体流进入它们的中心黑洞。为什么会这样呢?超大质量黑洞是否有类似于恒星质量黑洞的吸积过程?看来他们很可能是这样，而且规模要大得多。
16:41 -阿尔茨海默氏蛋白缓解多发性硬化瘫痪
阿尔茨海默氏蛋白缓解MS瘫痪
斯坦福大学劳伦斯·斯坦曼;达米安·道林，莫纳什大学;剑桥大学Rose Thorogood;亚伦·约翰逊，宾夕法尼亚大学
阿尔茨海默氏症蛋白缓解多发性硬化症瘫痪
在阿尔茨海默氏症患者的大脑中发现的一种蛋白质已被证明可以缓解患有自身免疫性疾病多发性硬化症(MS)的老鼠的瘫痪。
多发性硬化症是由免疫系统攻击中枢神经系统神经纤维周围的髓鞘引起的。其中一个症状是大脑发炎，可能导致瘫痪。
斯坦福大学的劳伦斯·斯坦曼在《科学转化医学》上报道。“我们在多发性硬化症患者的大脑中发现了一种叫做-淀粉样蛋白的分子。这种分子在阿尔茨海默氏症中扮演着著名而邪恶的角色，大多数科学家认为它是阿尔茨海默氏症痴呆的罪魁祸首。
所以我们试图找出这个分子可能在做什么，通过回溯和观察，“好吧，它在多发性硬化症的大脑中。它对多发性硬化症的小鼠模型有什么作用?令我们非常惊讶的是，这种分子提供了巨大的好处。瘫痪的动物变得更好，大脑中的炎症消失了。”
为什么女人比男人长寿
不仅在人类中，在许多其他物种中，女性比男性更长寿。根据《美国博物学家》杂志的研究，这种差异可能是由线粒体DNA的遗传机制引起的。
达米安·道林(Damian Dowling)和他在莫纳什大学(Monash University)的研究小组发现，果蝇线粒体DNA中的突变对雄性有害，但对雌性无害。“我们所做的是发现线粒体基因中的许多突变，这些突变导致男性比女性衰老得更快，寿命更短。
这些突变的存在可以完全归因于线粒体基因从父母传给孩子的方式上的一个怪癖。而孩子们则从父母那里获得了大部分基因的拷贝。它们只从母亲那里获得线粒体基因。
其含义是深远的。这意味着进化的质量控制过程只筛选线粒体基因在母亲体内的质量。因此，如果线粒体突变对父亲造成伤害，但对母亲没有影响，这种突变就会在自然选择的大门中被忽视。”
杜鹃的新伪装
众所周知，杜鹃会寄生在其他鸟类身上，它们会在鸟巢里产卵，并让寄主物种抚养它们。不仅如此，杜鹃雏鸟还进化到把寄主自己的蛋推出来，以获得养父母的全部注意力。
杜鹃也模仿灰色掠食性雀鹰的外表，恐吓寄主，使其不敢攻击杜鹃。
然而，其中一种寄主，芦苇莺，可以学会识别伪装的杜鹃的真实面目，并在看到它们时将它们包围。
剑桥大学的Rose Thorogood在《科学》杂志上发表的一项研究表明，杜鹃鸟正在进化出一种反击方式。一种红棕色羽毛的新伪装帮助部分杜鹃种群避免了芦苇莺的袭击。
“所以我们知道杜鹃鸟在和它们的宿主赛跑。我们从之前的研究中知道，芦苇莺已经学会了通过观察它们的邻居来保护自己免受杜鹃的伤害，从而分辨出灰杜鹃是灰杜鹃，而不是危险的雀鹰。但我们也知道布谷鸟有不同的颜色，所以我们想知道这是否是布谷鸟打败宿主防御的另一个把戏。所以，我们发现的最令人兴奋的事情是，芦苇莺实际上只了解杜鹃的变形，他们看到他们的邻居。这令人兴奋的原因是，这意味着它们在彼此之间分享信息，试图打败敌人，但实际上，在分享这些特定信息的过程中，它们反过来选择了这种新的布谷鸟伪装。”
雷克斯机器人有了一条尾巴
最后，宾夕法尼亚大学的亚伦·约翰逊(Aaron Johnson)一直在探索一种新颖的方法，让机器人在崎岖的地形上行驶得更好:给机器人加一条尾巴。
加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究有助于了解动物如何利用尾巴来增强平衡和敏捷性。
约翰逊将这些发现应用到雷克斯的尾巴上，雷克斯是一种六条腿的机器人，它在平地上行走能力很强，但在崎岖的地面上需要一点额外的帮助……
“这使得雷克斯能够在坠落时自我纠正。两个例子，一个是如果你的鼻子朝下下落，你的脸会撞到地面，可能会摔断一条腿，但它会踢到尾巴，六条腿都能安全着陆。另一种情况可能是从水平方向开始的因为你是从悬崖上跑下来的，但当你跑过悬崖边缘时，你会开始向下倾斜。所以，它能够检测到这一点，把尾巴踢起来，仍然用脚着地。”
加上它的新尾巴，雷克斯现在可以从2.7倍于自身身长的高度安全地鼻子先下。
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