在本期新闻快讯中，我们将探索激光敏感纳米颗粒如何帮助识别肿瘤，一名4000岁老人的基因组揭示了人类迁徙的哪些信息，以及一头慢跑的大象的物理学原理!此外，我们还发现地震学家可以从最近的海地地震中学到什么。
在这一集里
纳米粒子和声波信号可以检测血源性癌症
科学家开发了一种利用激光敏感磁性纳米粒子检测血液中癌细胞的新方法。
当体内的细胞发生突变，导致它们失去正常的生长抑制并迅速分裂时，癌症就发生了。
这可能会导致称为肿瘤的细胞的局部积聚;在错误的地方，它本身可能是致命的，但更正常的癌症真正危险的方面是当它脱落的细胞占据了身体的其他部位，这一过程被称为转移。
一旦这些细胞进入血液，检测它们将是非常有用的，但在任何时候，血液中可能只有几千个这样的细胞，所以你必须筛查的血液数量是不切实际的。
但是现在Ekaterina Galanzha和她的同事们想出了一个有趣的方法来解决这个问题。首先，他们注入微小的磁性粒子，这些粒子以化学方式附着在一种分子上，这种分子与多种癌细胞携带的受体对接。这意味着任何存在的癌细胞最终都会被磁性粒子覆盖。
然后，通过在血管附近放置一块大磁铁，被磁性装饰的癌细胞沿着血管的一侧积聚;磁铁在那里的时间越长，聚集的细胞就越多。
为了检测和量化它们，激光脉冲被射入血管。这被粒子优先吸收，使它们升温，从而产生可探测的声音。声音越大，癌细胞就越多。
任何没有附着在癌细胞上的纳米颗粒都会被血流冲走，但为了增加检测的特异性，研究人员还添加了第二组纳米颗粒，这些纳米颗粒由微型金棒结构组成，可以附着在癌细胞上的不同受体上。它们对不同波长的激光也有反应，这意味着如果两种粒子都存在，你就可以合理地确定已经检测到真正的癌细胞。
这项技术已经成功地检测出了实验小鼠体内的癌细胞，其结果似乎与动物体内的细胞计数相符，这表明同样的方法可能在人类身上有实际和诊断用途。
4000年前人类基因组序列
科学家们已经
利用从格陵兰岛一处考古遗址的永久冻土中找到的头发样本，破解了一个生活在4000年前的古人类的基因组序列。
DNA密码显示，这个人是男性，有棕色的眼睛，乌黑的头发，深色的皮肤，身材矮小，耳垢干燥，有秃顶的倾向!
哥本哈根大学的研究人员Eske Willerslev和他的同事们发表在《自然》杂志上的这项研究揭示了一些有趣的细节，揭示了人类是如何以及何时来到这个世界的。
他们通过分析被称为单核苷酸多态性(snp)的古代DNA序列，将这个人的特征赋予了生命，SNPs就像指向某些外表特征存在的遗传路标。
通过将古人类的SNP模式与已知具有某些特征的现代人携带的SNP进行比较，有可能发现这个人的长相以及他和他的部落在地球上的什么地方出现。
大多数现有的理论都认为，这个人所属的萨卡克人是来自邻近的美洲原住民或因纽特人的移民。相反，分析显示，这个古老的爱斯基摩人与两者都没有关系;他实际上来自西伯利亚的某个地方。
这表明，大约5000年前，一定有一次重大的、更近的迁徙，从西伯利亚穿过白令海峡，越过北美，进入格陵兰岛。
了解人类是如何进化的，并在什么时候通过什么途径在地球上繁衍，这是一个开放的问题;这项新的研究表明，当现代遗传学的力量被用于解决这个问题时，我们的理解有可能取得巨大的飞跃。
大象跑得快、小跑还是只是走得快?
这听起来是一个显而易见的问题，但是我们所说的跑步到底是什么意思呢?一种定义是，动物的所有腿都同时离开地面，这在人类跑步时很明显，但在狗或马跑步时也是如此。在这种情况下，大象肯定不会跑，因为它总是有一条腿在地上，但是当大象快速移动时，它看起来比走路更有活力，那么发生了什么呢?
一个稍微复杂一点的定义是，当你走路的时候，总的动能和重力势能是恒定的，所以如果你的质心向上移动，你的速度就会变慢，反之亦然，但是如果你在跑步，能量储存在你腿上有弹性的肌腱中，你的总动能和势能上下波动。
来自比利时的诺曼·赫格伦德(Norman Heglund)试图在大象身上进行调查，他去了泰国的一个大象保护区，然后建造了一个大型的防象轨道，用来测量大象对地面施加的力——这涉及到一些相当严肃的工程。
他们发现大象会跑。它们的前腿以奔跑的方式弹跳，但它们的后腿以平稳的方式行走。这就像大象几乎在奔跑，但太重了，做不到。当然，如果你面对的是一头四吨重的大象，这不会有太大的区别。
太阳动力学观测站
到达地球表面的99.9%以上的能量来自太阳，太阳是一个非常活跃的地方，有巨大的太阳耀斑和复杂的天气。这种天气会将被称为日冕物质抛射的巨大等离子体抛射到太阳系，摧毁8000万英里外地球上的电力系统和卫星。此外，我们才刚刚开始了解太阳天气影响地球天气的方式。
周四，美国宇航局发射了一颗名为“太阳动力学观测站”的新卫星，旨在以比以往更高的分辨率和更快的速度连续观测太阳，每10秒以上拍摄一次太阳的光谱，并连续测量太阳表面的磁场。
这将产生大量的数据——每天大约1.5兆兆字节，需要超过150Mbit/秒的网络连接。这意味着它必须在美国基地的地球同步轨道上运行，这样它才能一直保持传输。
希望它能让我们更好地了解太阳及其对地球的影响。
海龟第一步的秘密
如果你曾经试过在沙滩上柔软干燥的沙滩上跑步，你就会知道这是多么艰难的工作
它可以是;在你脚下移动的沙粒会减慢你的速度，使你更有可能滑倒。海龟对沙滩的危险了如指掌。孵化后，小海龟从巢穴中出来，在海滩上奔跑，一直到海浪。尽管小海龟只在陆地上停留很短的时间，但即使是松软滑的沙子，它们也能以惊人的速度在沙滩上移动。问题是:他们是怎么做到的?事实证明，新生的海龟用它们的鳍状肢产生小块致密的沙子，这些沙子就像固体一样，使海龟能够在海滩表面上快速推进自己。美国佐治亚理工学院的丹尼尔·戈德曼及其同事在《生物学快报》上发表了这些发现。去年，戈德曼和他的团队制造了一个名为SandBot的生物，这是一个简单的机器人生物，帮助他们了解真正的动物是如何在柔软的沙滩上行走的。研究人员发现，他们必须仔细调整Sandbot六条腿的动作和时间，才能让它在沙滩上行走，而不是低效地在沙滩上游泳。把注意力转向海龟，研究小组带着一个移动实验室去了杰基尔岛的海滩，与乔治亚海龟中心合作。 Together they took high-speed film of hatchling leatherback turtles crawling along a trackway covered either with loosely packed sand or sand paper to mimic hard ground.The researchers were very careful not to disturb the turtles too much, only taking 5 animals from each nest, and only trying three runs for each animal before releasing them back onto the same spot they were taken from.It came as a surprise to see that the turtles dealt equally well with the solid surface or the loose sand, crawling along at similar speeds on both, but employing two different techniques. The turtles' flippers gripped into the sandpaper using a small claw. When they were on sand something else was going on: high speed film revealed that the flippers pushed into the sand at precisely the right angle and force to build up blocks of compacted sand which they then push against, generating thrust to move forwards.It goes to show how animals can evolve elegant biomechanical solutions for the physical problems that the natural world throws at them. To build a robot that can walk across sand requires intricate laboratory experiments. Meanwhile turtles have arrived - without having to think about it - at their own way of getting themselves from nest to sea, and back again, a mode of transport that scientists are just beginning to understand.
卫星能揭示地震的哪些信息?
詹姆斯·杰克逊教授，剑桥大学
海地地震已经过去几个星期了，由于灾难的严重程度，整个海地的情况仍然是新闻热点。但是实际的地震本身呢?科学家们从观察地震后的陆地开始了解到什么?詹姆斯·杰克逊是剑桥大学的活动构造学教授，他和我们在一起。你好詹姆斯。
詹姆斯-你好。
克里斯-欢迎来到裸体科学家。金宝搏app最新下载请告诉我们，如果可以的话，科学家们现在是如何开始跟踪海地发生的事情，试图更多地了解导致它的原因，以及未来可能发生的事情。
詹姆斯:我们现在有了一系列的技巧，我们可以用它们来做一个真正的法医工作，无论地震发生在哪里。有些是基于太空的技术，其中一种叫做雷达干涉测量法。我们这里用的是卫星，卫星经过地球上空，向地球表面发射雷达波束，然后反射回卫星。这类似于人们习惯听到的雷达如何监控飞机或船只，通过发送波束并测量返回所需的时间来寻找海上的其他船只，从而告诉你目标距离多远。
这些卫星所做的就是飞越地球表面。他们在地震前拍摄了一张地面图像，然后在地震后拍摄了另一张地面图像。然后你可以比较两者，看看地面是如何移动的。我们现在可以在地球的大部分陆地表面上相当有规律地这样做，我们可以测量地面移动了多少，精确到几厘米。也许这对你来说听起来很大或很小——几厘米——但是地震的实际信号——厘米
地面移动的量-在2到5米之间。信噪比非常好;这很容易看出来。当然，它有各种各样的问题。这颗卫星本身在极轨道上，这意味着它从北向南运行，地球在它下面旋转。所以卫星在地球上做了一个轨道，每次它绕地球转的时候，地球转得多一点，所以它在不同的地方做了一个轨道。所以卫星每隔30或40天就会在同一轨道上重复一次。
这就是为什么我们看到地震发生和现在我们得到数据之间有一点延迟。
詹姆斯:是的，数据正在传送过来。但并非所有的卫星都是一样的。还有一个我们需要注意的影响就是这些卫星并不是设计来做这个的。所以在那里的卫星主要是用来监测海面的，因为你可以很容易和准确地监测任何地方海面的高度，这就是你如何监测像El Niño这样的事情，大的天气影响，这是把这些卫星放在那里的真正原因。所以它们被设计用来观察海洋，你有一个特定的最佳波长，大约是5厘米。这对土地来说不是很好，因为它会分散掉5厘米大小的东西，比如树叶。和地方
比如伊斯帕尼奥拉岛——以及加勒比海的大部分地区——都被丛林覆盖，所以情况不太好。所以还有另一颗卫星，它使用的波长更长，大约是15厘米。这很好，它能透过树看到东西。但它不像其他的那样经常重复，所以我们必须等很长时间才能得到数据。但我们现在有伊斯帕尼奥拉岛的一些图像。
克里斯:这说明了什么?我们能从中学到什么?根据这些卫星所揭示的信息，我们最初对事件的怀疑是否正确?
詹姆斯:是的，因为我们还可以通过其他方式获得(相同的信息)。我们也有地震学，通过地震发出的声音，来了解发生了什么，我们也可以使用GPS，这是地面上点的精确运动。这与汽车卫星导航系统使用的技术相同，但更加精确。所以这些东西结合在一起比单独一个强大得多。
克里斯-它们揭示了什么?
詹姆斯:它们揭示了断层移动的长度，移动了多少，移动最多的地方，断层的滑动分布情况，以及地震后地面是如何移动的。你看到的是地面在移动。它上下移动，并向侧面移动:在这次地震中移动几米——但如果它在数百次地震中这样做数百次，它就会形成一个景观。所以你学到的是地貌和这些断层运动方式之间的关系。然后你就能在断层移动之前识别出地形上的信号。所以你可以去一个地方说，“是的。我知道这片土地为什么是这个样子，因为我以前在别的地方见过。”这就是拯救生命的方式。在加利福尼亚和日本这样的地方，这一步是相当常规的，这让工程师们知道他们要面对的是什么，并设计出不会倒塌的东西。
Chris:当然，有一个问题是地球上的每个地方都是不同的，或者你可以说，每个地方在某种程度上都是独特的，海地的情况不一定适用于其他地方。所以会有一定程度的地理特殊性，不是吗?因此，我认为你需要有一个长期的数据集，以便更接近地了解地球表面的那一部分是如何表现和行为的。
詹姆斯:情况不同。海地被丛林覆盖，伊朗被沙漠覆盖，更容易看到东西。断层移动的方式并没有太大不同，因为它们遵循非常基本的物理定律，我们在这个层面上理解这些定律。我们知道如果你移动一个那么大的断层会发生什么，以及它移动的方式。可能很难在景观中看到信号，因为它们没有被保存在雨水非常多或被冰或雪覆盖的地方。比在沙漠里更难看清。所以，这就是为什么我们一直在做这些事情因为你是对的，你基本上建立了一个经验数据库，你在某些地方看到了故事的片段，但你认出了你看不到的片段，因为实际上，你在其他地方见过它们。
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