钻石可以杀死肿瘤

本周,纳米钻石如何帮助对抗癌症,合作大象和微型数码相机。我们带你了解最近日本地震的最新情况,并探索…
2011年3月14日

本周,纳米钻石如何帮助对抗癌症,合作大象和微型数码相机。我们带你快速了解最近发生在日本的地震,并探索使我们成为我们自己的基因变化!

在这一集里

2004年日本中越地震中损坏的山边桥

00:29 -地震更新

3月11日,一场大地震袭击了日本东海岸。我们讨论了形势,以及对福岛核电站的影响……

地震更新

这是在3月13日星期日晚上举行的一次讨论……

萨拉:首先,我们来回顾一下当时的情况。3月11日,一场大地震袭击了日本东海岸。据测量,这次地震震级为8.9级,是一场巨大的逆冲地震,这种地震发生在俯冲带,一个构造板块被挤压到另一个板块下面。地震发生在仙台以东130公里的本州岛,本州岛是主要的岛屿,震中在日本海沟,也就是太平洋板块俯冲到部分欧亚板块之下的地方。虽然这次地震规模很大,但造成很大损失的是10米高的海啸,所以这次地震给这个国家造成了巨大的损失。

克里斯-日本遭受如此多地震的部分原因是因为它们在那里并不罕见,是吗?他们一年能赚几百美元。这是因为它位于三大板块的结合点。

地震萨拉:没错。它是菲律宾板块,太平洋板块和欧亚板块的交汇处。所以那里有很多不同震源的可能性。这些板块相互滑动或者俯冲到彼此下面这就是这次发生的情况。

克里斯-戴夫,实际情况是有大量的物质在移动或试图移动。由于有板块边界,它到达了一个不能移动的点,因此,能量被储存起来,并最终释放了所有储存的能量,这些能量来自多年的运动,但都是一次性的。

戴夫:对,没错。本质上,它是一个巨大的弹性能量。这是里氏8.9级的地震,相当于3亿吨TNT炸药同时爆炸。这是一种巨大的能量。

克里斯:这是史无前例的吗?我们以前有过这么大的吗?

戴夫:这肯定是我们在过去150年里一直在测量的十大地震之一,所以这是一次非常非常非常严重的地震。

Chris -你能给我们讲讲海啸发生的原因吗?到底是什么挑起了这场战争?

戴夫:从根本上说,因为一个板块被推到另一个板块下面,所以随着应变能的积累,板块向下弯曲,实际上,它把另一个板块向上推,突然之间,它跳跃,太平洋板块向下跳,日本板块向上跳。它会抬升数十亿吨的水,我不确定地震的落差是多少,但可能有几米高。突然之间,你得到了大量的水,比应有的高度高出几米。这就产生了一个巨大的波浪。然后向海岸移动。当海浪冲上海岸时,它会越来越高,越来越高。在深海中,你不会真正注意到它们,但当它们沿着海岸移动时,它们会变得越来越高,越来越高,这会造成很大的破坏。

日本地形图克里斯:这是因为有很多海浪互相追赶,还是因为能量会在很深的海洋中消散,但是当它进入浅水区时,现在你有同样的能量,但是在更少的水里,所以你可以把水移动更大的距离来消散同样的能量?

戴夫:是的,从本质上讲,它有巨大的动力。当它在深水中,它将能量转化为高度,所以它变得越来越高。而且,真正重要的是,它的波长非常非常长,所以你得到的是大量的水,而不是短波,你得到的是上上下下的水。就像潮水一样,来去匆匆。

克里斯-这就是为什么这是毁灭性的。莎拉,那核威胁呢?我们做得怎么样了?

萨拉:福岛核电站目前有问题,但我认为关键的一点是,很多人可能都很担心,因为你看到今天,有一些照片显示人们正在接受辐射检测,一小部分人检测呈阳性,但我认为很多人都很担心,这可能是另一个切尔诺贝利吗?会对当地居民造成严重威胁吗?我认为,总的来说,答案似乎是否定的,只是因为它是反应堆的类型。它被水冷却。如果这样的事情发生了,你有所有的控制棒,被放到核源中,吸收所有的中子,它们释放出来,帮助停止能量的产生,但是你仍然有延迟的中子前体,在这之后,它们仍然在一定的时间里释放中子,这意味着你仍然会得到热量,所以他们仍然需要冷却反应堆,在它被关闭之后。

克里斯-他们出现这些问题是因为冷却系统不起作用吗?

萨拉:我想他们的水冷却出了问题,但我不确定这是什么情况。

戴夫,我认为本质上,他们应该在它周围安装水泵来保持它的冷却。该系统的设计是,即使电力中断,反应堆停止发电,它也应该有备用发电机。我认为最大的问题是他们的备用发电机坏了,这意味着它停止向周围抽水,这意味着它过热,并导致各种各样的后续问题。

克里斯-如果最坏的情况真的发生了,发生了爆炸,那么大面积污染的可能性有多大?

戴夫-高处已经发生了爆炸,但那绝不是核爆炸。反正也不会发生核爆炸。产生了氢气氢气积聚在了大楼的顶部,他们没有正确的排气,因此,氢气就爆炸了。这是一个非常非常严重的情况,但目前,释放的辐射量并不好,但仍然低于x射线,对于那些在核电站外暴露的人来说。

同时,我认为值得记住的是切尔诺贝利是很久以前的事了日本的技术远远领先于我们今天的技术。

戴夫-这是70年代的反应堆,建于70年代早期。

但关键是慢化剂不是由石墨制成的,石墨本质上是可燃的,这就是切尔诺贝利的问题所在。它因为热而着火而这里的慢化剂是水。显然,它不会着火,所以这不是什么问题。而且,这些工厂的设计——每一件可能出错的事情,他们都想到了,也想对了,“我们该如何处理?”所以它们被设计得尽可能的安全。

钻石

06:20 -钻石——女孩最好的朋友,巨蟹座最大的敌人

科学家们成功地证明了钻石可以增强某些药物的抗癌性能,从而为抗癌药物宝库增添了新的亮点。

钻石——女孩最好的朋友,巨蟹座最大的敌人

科学家们成功地证明了钻石可以增强某些药物的抗癌特性,从而为抗癌药物的武器库增添了亮点。

写在科学转化医学美国加州大学旧金山分校的科学家George Chow和他的同事们已经在老鼠身上证明了被称为“纳米钻石”的微小钻石颗粒的有效、安全使用。这些小体呈八面体形状,直径为10纳米,大致相当于一些小病毒的大小。它们是通过向钻石粉尘发射电子束制成的,可以通过在酸中洗涤来“功能化”,酸会使表面带电,使其具有粘性。

钻石然后,药物分子可以与这些粘附面结合,使纳米金刚石充当药物分子的载体。这使得癌细胞更难排出药物,从而克服了目前大多数化疗最终失败的原因,因为肿瘤开启了保护细胞免受药物有害影响的外排泵。

研究小组通过将纳米钻石与抗癌剂阿霉素结合来验证他们的钻石概念,阿霉素通过破坏DNA来杀死细胞。在培养皿中生长的癌细胞,包括表达使肿瘤耐化疗的各种分子泵的细胞,在使用新制剂时被杀死。测试还证实,纳米金刚石偶联药物在细胞中的保留时间比单独给药的阿霉素长十倍。

研究人员还成功地在患有肝脏和乳房肿瘤的老鼠身上测试了这些药物。通过尾巴的静脉注射,纳米金刚石制剂进入并保留在癌细胞中,与对照动物相比,它显著提高了存活率。

值得注意的是,纳米金刚石配方还显示出较低的全身毒性,允许更高的总剂量的药物被输送到肿瘤。然而,这一原理证明只是第一步。现在需要证明钻石确实是女孩(或男孩)最好的朋友,证明这项技术对人类同样安全有效。

DNA电泳

09:39 -让我们成为人类的DNA

加州斯坦福大学的科学家们发现,我们DNA中的某些变化如何塑造了人类特定特征的进化,尤其是那些使我们与我们最亲近的亲戚区别开来的特征……

让我们成为人类的DNA
大卫·金斯利博士,斯坦福大学

同样在本周,加州斯坦福大学的科学家们发现了我们DNA的某些变化是如何塑造人类特征的进化的,尤其是那些使我们与我们最亲近的亲戚区别开来的特征。大卫·金斯利博士是本周发表在该杂志上的这项研究的合著者自然。你好,大卫。

大卫-你好。

克里斯-谢谢你加入我们的裸体科学家节目。金宝搏app最新下载大卫,你能告诉我们,首先是什么方法吗?你是如何研究基因的,我们是如何改变的,我们可以做我们能做的,而像黑猩猩这样的动物仍然在树上闲逛?

DNA大卫:现在最大的突破之一就是我们已经掌握了我们自己和许多近亲的完整基因组序列。因此,这项研究的出发点是将人类基因组中的所有字母与相关生物体中的字母排列起来,然后寻找人类序列不同的地方。这是以前做过的。人们一直在寻找单个字母在人类序列中发生变化的情况。这项研究采用了一种不同的方法。我们寻找的是人类基因组中完全缺失的片段亚序列,尽管它们存在于黑猩猩中,并且在许多其他生物体中高度保守。所以它们以高度保守的形式存在的事实意味着它们很可能是功能性的。它们在人类身上完全消失的事实表明,它们可能导致了我们与其他物种之间的有趣差异。

克里斯:一旦你做了这个分析,什么基因开始突然出现,变得很重要,换句话说,在黑猩猩和它们的近亲中存在并高度保守,但在我们身上却完全消失了?

大卫:我们在人类基因组中发现了500多个缺失的位置,而这些位置在其他动物中是高度保守的。这500个位置列表中一个有趣的特征是,它们几乎都是这些位置,而不是改变基因的产物,你会改变基因周围的调控信息。所以你可以改变它们的表达量或者这些基因开启的确切位置,但你不会破坏基因本身的产物。

克里斯:这就是问题的关键,因为人们之前一直在寻找很多不同之处,并试图问是什么让我们与我们最亲近的亲戚区别开来。事实上,不仅仅是基因在改变。是那些能让他们开启和关闭的东西。

大卫:没错,我们知道这种变化在其他生物的进化差异中起着非常重要的作用,所以在人类基因组中找到这种列表是非常激励我们去寻找人类特定特征的分子基础的。

Chris -那真正关键的呢,我们真正感兴趣的呢,比如前脑扩张?我们知道,与许多低等动物相比,我们有一个很大的前额皮质——大脑中负责执行功能和计划的部分。你从你的工作中了解到这是如何发生的吗?

大卫-是的。我认为这是一个非常有趣的人类特征的好例子,试图通过观察人类基因组中缺失的一系列序列来解释大脑是如何扩展的,这似乎是自相矛盾的。但为了准确地寻找这种事件,我们搜索了正常功能是抑制或限制细胞生长的基因列表。因此,如果你失去了一个正常功能是限制细胞分裂的基因的信息,那么失去了这个调节信息实际上可能会导致细胞扩张。我们在列表中找到了一个很好的例子。有一种叫做肿瘤抑制基因的基因其正常功能是限制细胞分裂,果然,人类基因组中发生的病变之一就是消除了一个开关,这个开关通常会导致该基因在发育中的大脑的一个特殊生长层中开启。

克里斯-这项研究是否也告诉了我们为什么会得到某些我们不想得到的东西的原因?换句话说,它能解释为什么我们有近亲没有的某些弱点吗?

黑猩猩大卫:嗯,我们认为分子损失的列表既可以解释大脑扩张等一些获得特征,也可以解释人类基因组中的一些损失特征。我们在一个基因旁边发现了一些分子开关,这个基因控制着人类失去的结构,包括感觉须。我们已经没有这些了。在微型生物、老鼠、黑猩猩和其他动物中也有一种叫做阴茎刺的结构,这些结构在人类谱系中也不存在,它们都是由一个从人类基因组中删除的开关控制的。

克里斯-为什么我们没有脊椎?

大卫:这是个好问题。重要的是要记住,这是一个“如何研究”而不是“为什么研究”所以我们知道失去这些的分子基础。至于“为什么”,丢掉这些可能是件好事——有很多关于阴茎刺在其他生物中的潜在功能的猜测。它们被用来试图移除雄性留在雌性生殖道的交配塞。因此,如果多个雄性在竞争授精,它们可以成为一个结构,帮助确保一个雄性的授精。它们也是感官的。它们增加了对雄性的刺激。它们可能会增加对女性的刺激,但这可能是件好事,也可能是件坏事。这可能会很痛苦。事实上,一些人推测阴茎刺可能会造成一定程度的组织损伤,使雌性对与另一只雄性交配的兴趣降低。

克里斯:所以失去了他们,我们就陷入了这样一种局面,实际上它有利于我们以一夫一妻制的方式建立长期的关系。

大卫:没错。所以在很多有阴茎刺的生物中,很多雄性都在和雌性争夺短暂的生育能力而雌性只对很短的时间感兴趣。在人类中,女性的性接受能力扩大了,我们倾向于形成长期的伴侣关系,这是人类谱系中社会结构的一种变化,与一系列解剖学上的变化有关,包括阴茎脊柱的缺失。

克里斯-大卫,我们就到此为止吧。谢谢你!想想分子遗传学是如何告诉我们作为一个社会的行为方式,以及我们如何决定我们是否会有一个一夫一妻制的伴侣,这真是太神奇了。斯坦福大学的大卫·金斯利说。你可以在本周的《自然》杂志上读到这项研究。

相机

16:09 -微型摄像机

一种使微型照相机比以往任何时候都便宜的方法已经被开发出来。

微型照相机

多年来,硅芯片变得越来越小,这使得连接它们变得越来越困难。大多数复杂的芯片都是在宽达18英寸的大硅片上制造的,然后从硅片上切下来生产单独的芯片。它们大多是通过在表面上进行接触并将它们翻转并置于连接器上而连接起来的。这在大多数情况下是没问题的,但对于相机芯片来说,这是一个大问题,因为光线无法到达传感器。这意味着他们必须将芯片从大晶圆中切割出来,然后将电线连接到边缘,这对于小型传感器来说是困难和棘手的,特别是对于非常小的芯片而且如此昂贵。

相机来自IZM弗劳恩霍夫研究所的一个小组已经提出了一个解决方案,而不是连接到硅晶圆的前部,他们使用了一个小晶圆,有效地在晶圆的背面钻孔,并在其中填充导体,形成所谓的通孔。这意味着他们可以在晶圆片被切割之前将导线连接到晶圆片的背面。这也意味着你可以把镜片粘在另一边。

然后你就可以把晶圆片切开来生产成品相机了。这使得他们能够制造出体积为1毫米乘1毫米乘1毫米的完整相机,大约有60万像素,而且它们的制造方式应该非常便宜。他们建议在内窥镜中使用它们,因为它们非常便宜,基本上可以是一次性的,避免了在将电子设备放入下一个病人体内之前对其消毒的难题。

在印度南部喀拉拉邦的Thrippunithura,一只名叫Sri Hari的亚洲象在Sree Poornathrayesa寺庙节上。

18:04 -大象表现出合作

研究人员已经证明,大象能够像黑猩猩一样合作,拿起一个人无法拿起的一盘食物。

大象表现合作

研究人员已经证明,大象能够像黑猩猩一样合作,拿起一个人无法拿起的一盘食物。

大象生活在复杂的社会群体中,众所周知,它们会表现出合作行为,比如照顾其他母亲的孩子。

正如你所想象的那样,缺乏对大象的行为研究,因为它们太大了,而且可能非常危险。这项研究由Joshua Plotnik和他的同事发表在《美国科学院院刊》上,他们在泰国南邦的泰国大象保护中心对一群温顺的大象进行了研究。

研究人员修改了自20世纪30年代以来一直用于研究灵长类动物的合作任务测试。它包括有一个装有食物的托盘,放在地上,用栅栏与被测试的两头大象隔开。为了把食物带到它们够得着的地方,大象不得不拉着拴在桌子上的绳子的两端。只要其中一只拉绳子的一端,它就会把绳子绕着桌子拉到另一只够不着的地方。但如果他们一起拉绳子的两端,托盘就会向他们移动,他们就能拿到食物了。亚洲象

因此,实验者进行了三个测试。在分别训练大象能够拉绳子拿托盘之后,他们测试了六对大象的合作情况。第一次测试表明,当两只大象被释放到它们用绳子隔开的隔间里时,它们会向前走,一起拉绳子拿托盘,问题是,它们这么做是因为我们训练它们拉绳子拿托盘吗,所以他们进行了进一步的测试。第一种是“延迟释放”,大象被分开释放,第一只大象必须等到同伴到达后才能拉绳子。所有的大象在学习等待伴侣方面都显示出很高的成功率。第三种情况是确保大象不会把第二头大象的到来作为拉绳子的暗示,而不是理解它们的合作会带来食物。在这里,绳子的一端被食物盘卷住了,所以没有办法取回食物——如果大象明白这一点,那么能拿到绳子另一端的大象就不用费力拉了。这就是发生的事情,表明大象真的在学习合作来取回奖励。

他们发现了一件非常有趣的事情,那就是大象群中的一些大象想出了新奇的方法来取回食物。其中一只实际上被排除在试验之外,因为她学会了站在绳子的一端,所以当她的同伴拉他们的一端时,托盘向他们移动,但她没有做任何工作!

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