本周，我们将讨论计算机设计如何帮助外科医生重建乳房，为什么经过修饰的哺乳动物细胞包含一组染色体可以帮助我们理解个体基因的排列，以及来自外太空的金光闪闪——为什么我们地球上的黄金较少来自地球。此外，可以隐藏坦克的红外线伪装，以及南方古猿源泉种——为什么一个令人难以置信的化石发现可能是人类祖先缺失的一环。
在这一集里
应用CAD重建乳腺组织
本周，一个国际研究小组报告了他们如何使用计算机辅助设计(或CAD)建立一个精确的模具，可以帮助癌症患者重建乳房。
该研究发表在《生物制造》杂志上，研究小组对健康乳房进行了激光扫描，然后使用CAD软件制作了一个定制的硅支架。到目前为止，这个模型只被外科医生用作重建手术的视觉指导。但研究人员希望，这种3D支架可以很快与组织工程结合使用。
该研究的第一作者、昆士兰科技大学的迪特马尔·赫特马赫教授希望用这个CAD模型作为病人自身细胞生长的支架，这意味着一个特定生长的植入物可以被放回病人体内。最终的结果将是一个新的乳房，由病人自己的组织制成，与原来的乳房完全对称。
该研究还调查了外科医生使用该3D模型作为视觉指导的情况下，患者对手术的满意度。与那些使用传统方法(如纸笔)的患者相比，这些患者对最终结果的满意度确实更高。因此，如果组织工程成功，这项技术可以减轻乳房切除术的影响，并可以扩展到其他需要精确替换组织的应用中。
02:05 -地球是如何获得黄金的
地球是如何获得黄金的
我们用来装饰自己的大多数珠宝都是登上地球的
陨石，最近的研究表明。
45亿年前，地球的早期存在充满了暴风雨。原地球、月球和火星大小的物体之间经常发生大规模碰撞，这些物体从形成太阳系的尘埃盘中与我们的世界一起聚集。
这些撞击的能量导致地球完全融化。在由此产生的巨大熔融球内，重元素，如铁，向中心下沉，后来形成了现在的行星核心。然后，较轻的硅酸盐像卡布奇诺泡沫一样浮到顶部。
但问题就在这里，因为像金和铂这样的重元素被称为亲铁元素。它们很容易与铁结合，因此，当地球处于熔融状态时，当铁沉入地心时，它们应该被拉入地核。相反，这些贵重金属在地球外层的含量实际上比应有的含量高出1%左右。
有一种理论认为，在行星内部遇到的非常高的压力下，铁以某种方式释放了对贵金属的控制，贵金属被挤压到地表。但是，尽管这种解释似乎是合理的，但它只适用于某些因素，因此不能说明全部情况。
现在，布里斯托尔大学的科学家们通过大海捞针的方法，找到了支持一个更优雅的解决方案的证据——在地球冷却后，一场强烈的流星雨使被剥夺了黄金的地球表面重新充满了金属。
Matthias Willbold和他的同事在自然他的理由是，当地球处于熔融状态时，钨元素会与金元素一起进入铁核，使地球地幔中的钨相对减少，而另一种倾向于硅酸盐的元素铪-182富集。但是铪-182会发生放射性衰变，变成钨-182。因此，地球表面的钨-182含量应该比后来到达的任何陨石都要高。因此，如果能在早期地球上找到含有预测的钨-182含量的岩石，这将支持地球后来被一批大陨石重新浮出水面的假设，这些陨石也可能含有黄金和其他贵金属。
令人难以置信的是，该团队能够找到这样一组样本。38亿年前的岩石，来自格陵兰岛的伊苏亚，是同位素的直接匹配。
威尔伯德说:“这有力地支持了在5亿年的‘晚期重轰击’阶段添加到地球表面的‘晚期贴面’物质的沉积。”“一些非常大的撞击物撞击了地球，并重新覆盖了表面……但幸运的是，在格陵兰岛的这些岩石的情况下，并不是所有地方……”
04:12 -具有单组染色体的特殊干细胞
具有单组染色体的特殊干细胞
剑桥大学的Anton Wutz
戴安娜:本周还有一条新闻，剑桥大学的研究人员创造出了只包含一组染色体的哺乳动物干细胞。大多数哺乳动物细胞是二倍体——它们每条染色体都有两个副本。对于希望研究单个基因功能的细胞生物学家和遗传学家来说，这是一个复杂的问题。现在加入我们讨论这项工作的是Anton Wutz博士。你好。
安东-晚上好，谢谢你们邀请我。
戴安娜:不客气。很高兴你能来。你能从为什么单倍体哺乳动物细胞有用开始吗?
安东-就像你刚才说的，基本上，正常的动物细胞是二倍体。也就是说，它们有两条染色体，一条来自父亲，一条来自母亲。所以基本上，每个基因在细胞中都有两个拷贝。基因组包含生物体发育所需的所有信息，科学家已经获得了所有这些基因的序列。然而，我们仍然必须弄清楚这些基因是如何相互作用的，以及它们对发育的总体贡献是什么。从这个意义上说，如果你失去了一个特定基因的功能，看看会发生什么，并寻找它对发育的影响，这已经被证明是非常富有成效的。如果你现在试图在二倍体细胞中突变基因，很难击中同一基因的两个副本，因此，很难确定这个基因的丢失对细胞有什么影响。在单倍体细胞中，你只有一条染色体，因此，如果你引入一个特定的突变，自动地，基因功能被削弱，你可以研究结果的影响。
戴安娜:我明白了。所以，不需要配对，只要有一条染色体和你想要研究的基因，就可以省去额外的不确定因素。
安东-是的。基本上，基因组有一种备份拷贝，这在单倍体的情况下是缺乏的。
戴安娜:我明白了。那么你是如何创造这些单倍体细胞的呢?
(c)由国家人类基因组研究所提供
Anton——人们早就知道，在哺乳动物中，你可以激活卵细胞或卵母细胞，欺骗它认为自己受精了，而不需要通过精子提供父亲的基因组，而精子是在正常受精过程中引入的。所以，通过化学操作，你可以激活一个卵细胞，它会分裂，形成一个只有母体染色体的胚胎。我们现在取出这些胚胎，从囊胚阶段取出一小块细胞团，并将其置于近年来由许多小组高度优化的培养条件中。这使我们能够在培养中诱导这些单倍体胚胎细胞的增殖，并使我们能够在培养中保持永久的增殖能力，使细胞系不断生长。
戴安娜:你把它们放进活的东西里了吗?
Anton:我们培养的细胞类型被称为胚胎干细胞，传统的二倍体胚胎干细胞有能力形成胚胎的所有细胞类型——老鼠胚胎——所以我们对单倍体胚胎干细胞的潜力非常感兴趣。所以我们把我们的干细胞引入老鼠的囊胚中，看看它们是否能促进发育，在很大程度上，它们确实能。所以它们可以形成多个器官，并在胚胎中形成不同类型的细胞。然而，我们注意到，当它们进入发育阶段并分化为功能细胞类型时，它们会进行二倍体分裂。因此基因组的内容变得更加正常。
戴安娜:他们最终会得到成对的染色体，而不是单个的。你认为他们为什么会回到那个状态?
Anton:我们对此不是很清楚，但有一种想法是，在哺乳动物中，雌性哺乳动物，两条X染色体中的一条失活，这是为了补偿雄性基因组的剂量，雄性基因组只有一条X染色体，也有一条y染色体。所以有一种观点认为，这些细胞不会平衡，所以正常的发育程序是为一条活跃的x染色体和两组常染色体而优化的。在单倍体的情况下，我们有一条x染色体而不是一组常染色体。所以x染色体的剂量过高了两倍。我们认为，通过复制母体染色体，这些细胞现在可以再次使两条x染色体中的一条失活，从而使发育具有更正常的基因表达模式。
戴安娜:我明白了。所以即使在单倍体状态下你也能让细胞表现得相当正常，但这是否能给遗传学的另一个领域，即表观遗传学带来启示呢?
安东:事实上，单倍体的可能性现在将是研究不同的途径。这可以包括细胞信号传导和代谢途径，当然，我的团队也对表观遗传途径感兴趣，在发育过程中起作用的基因调控途径。我认为我们可以通过获得合适的报告结构来调整这些细胞，使它们能够选择表观遗传突变，并研究这些过程是如何被调节的，特别是在哺乳动物中。
戴安娜:所以这真的可以在遗传学上开辟一个全新的领域。那太棒了!谢谢你，安东。这是剑桥大学的Anton Wutz，他的研究发表在本周的《自然》杂志上。
热伪装
任何温暖的东西都会发光，如果它很热，它会在可见光下发光，但即使在体温下，你也会发出不可见的红外光。如果你看过警匪片，你可能看过热感摄像机的镜头，它可以探测到这种光。
这种发光不仅对罪犯来说是个问题，对军队来说也是个问题，因为一辆伪装得很漂亮的坦克在常规光线下看起来仍然和热红外线下的坦克一样。
总部位于瑞典的BAE系统公司开发了一种新型迷彩，可能会有所帮助。它通过在你的水箱上盖上很多电热泵来做到这一点，我想这些电热泵可以从透明的空气中抽出热量，所以热的时候不会发光。这些像素可以非常迅速地加热或冷却水箱表面，并且每个泵的温度可以单独设置，因此它们像像素一样工作。
这意味着像素可以设置为模仿坦克后面的温度和景观模式，或者因为这永远不会完美，它可以设置为使坦克假装成汽车或任何其他物体。
他们还可以把像船这样的东西的像素做得更大，因为没有必要让它在附近看不见，显然这个系统相当强大，实际上增加了车辆的装甲。
11:27 -来自外太空的珠宝
来自外太空的珠宝
本周，我们将讨论计算机设计如何帮助外科医生重建乳房，为什么经过修饰的哺乳动物细胞包含一组染色体可以帮助我们理解个体基因的排列，以及来自外太空的金光闪闪——为什么我们地球上的黄金较少来自地球。此外，可以隐藏坦克的红外线伪装，以及南方古猿源泉种——为什么一个令人难以置信的化石发现可能是人类祖先缺失的一环。
社会减肥，年轻的植物和登月
Matthew During，俄亥俄州立大学，Iza Radeska，伍尔弗汉普顿大学，Johan Erlean，斯德哥尔摩大学，Mark Robinson, NASA
社交减肥方法
积极的社交生活有助于减肥。
人体内有两种脂肪——储存能量的“白色”脂肪和燃烧能量的“棕色”脂肪。俄亥俄州立大学(Ohio State University)的马修·杜林(Matthew During)和他的同事发现，把老鼠放在一个有更多老鼠、更多空间和玩具的、具有挑战性的、社交互动的环境中，会导致老鼠数量大大减少。
“因此，当我们观察这些动物并观察脂肪时，它显着减少了。总脂肪减少了50%到70%脂肪从白色脂肪变成棕色脂肪，使其抵抗肥胖，并使其长期健康。”马修
阅读更多:
下丘脑-脂肪细胞轴的遗传和环境激活诱导的白色到棕色脂肪表型转换曹磊，刘向兰，Adam Martin，王传松，徐晓华，Matthew J. During;细胞代谢- 2011年9月7日(Vol. 14, Issue 3, pp. 324-338) DOI: 10.1016/j.cmet.2011.06.020
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保护益生菌
一种新的生物聚合物可以提高益生菌友好菌的有效性。
到目前为止，益生菌制造商面临的主要挑战是获得足够的细菌以在胃的酸性条件下生存。
但是现在，来自伍尔弗汉普顿大学的Iza Radecka团队已经开发出一种聚合物作为保护涂层。
延长的生存时间将允许更多的细菌进入肠道，发挥作用。
“这是一种细菌聚合物，它是水溶性的，可生物降解的，可食用的。例如，我们将未被涂层和被涂层的细菌放入模拟胃液中。两个小时后，那些没有涂上涂层的都不剩了，但涂上我们聚合物的那些几乎100%完好无损地存活了下来。”现Radecka
阅读更多:新的聚合物研究可以促进益生菌产业
伍尔弗汉普顿大学新闻稿;这项工作在普通微生物学会上发表
2011年9月5日至7日在约克举行的秋季会议
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不会变老的植物
在比利牛斯山脉深处发现的一种草本植物可以存活长达300年而没有任何衰老的迹象。
斯德哥尔摩大学的约翰·埃尔莱姆和他的同事研究了260年前的这种植物样本Borderea pyrenaica，以进一步了解老化的角色和重要性。
“我们没有发现任何证据表明表现会随着年龄的增长而下降。没有衰老的迹象。随着年龄的增长，生长和繁殖保持不变，存活率随年龄的增长而增加。所以实际上，随着年龄的增长，表现也在提高。重要的发现是有很多理论上的争论。如果每个生物体都必须衰老，或者选择是否实际上有利于不衰老，研究不同的器官将弄清楚为什么衰老有时很重要，为什么它有时似乎不存在。”约翰Ehrlen
阅读更多:
玛丽亚·加西亚;约翰·达尔格伦;Ehrlen,约翰;没有证据表明一种有300年历史的山药会衰老;生态学杂志;(2011);DOI: 10.1111 / j.1365-2745.2011.01871.x
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个性化3D耳机
索尼推出了一款个人3D观看耳机，作为其不断扩大的3D技术范围的一部分。
这款头戴式显示器于本周在柏林举行的IFA 2011消费电子展上发布，其头戴式显示器旨在提供身临其境的3D体验。
这款未来感十足的头戴式耳机配有耳机，使用两块高清屏幕，将不同的视频传送给观看者的眼睛，创造出一种3D幻觉。但这款设备并不便宜，目前的零售价为785美元。
阅读更多:
“纯粹的沉浸感:电影院就是为你准备的”——索尼新闻发布
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美国宇航局登月
最后，美国宇航局发布了阿波罗登月的高分辨率图像。
美国宇航局的月球侦察轨道飞行器捕捉到了阿波罗12号、14号和17号着陆时最清晰的图像。
美国宇航局的马克·罗宾逊在观看阿波罗17号着陆时解释说，使用低空窄角相机，这些图像清楚地显示了宇航员在月球表面以及月球车的运动。
“你可以非常清楚地看到宇航员的轨迹和美丽、清晰的平行线，这些平行线是月球车的轨迹。这很简洁，因为你知道房车的样子，如果你真的眯着眼睛，你可以开始解决座椅和车轮向左转动的事实。”马克。罗宾逊
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