蚊子微生物和普朗克的发射

在本期新闻快讯中,我们将了解食用甘油如何延长酵母菌的寿命,蚊子体内的微生物如何阻止疟疾,以及植树如何减少用电……
5月11日
提出的本Valsler

在本期新闻快讯中,我们将了解食用甘油如何延长酵母菌的寿命,蚊子体内的微生物如何阻止疟疾,以及植树如何减少电费。我们听说了欧洲航天局的普朗克和赫歇尔任务,将于本周发射,研究星系的形成和宇宙的命运。另外,Sarah Castor-Perry将带我们回到本周的科学历史。

在这一集里

酵母细胞

甘油饮食长寿?

美国研究人员发现,如果你是酵母菌,只吃甘油可以延长你的寿命。

酵母细胞之前的研究发现,严格限制卡路里也可以使酵母的寿命延长一倍,但在这项发表在《公共科学图书馆·遗传学》杂志上的新研究中,瓦尔特·朗戈和他的团队发现了一种更有饱腹感的替代品。

科学家们发现,经过基因工程改造的酵母菌寿命更长,产生甘油的基因活性也有所增加,于是他们尝试用甘油喂养酵母菌。酵母菌的TOR1/SCH9分子通路的活性水平也很低,而TOR1/SCH9被认为对从蠕虫到老鼠等许多不同动物的寿命延长都很重要。

目前这项工作只适用于酵母,但它确实很有趣。朗戈认为,通过改变我们的饮食结构,甚至可以延长人类的寿命。我们从之前的研究中知道,极端减少卡路里可以延长人类的寿命,尽管——谁会想要没有蛋糕的生活呢?也许改变人类饮食中的能量来源也会对寿命产生影响。

姥鲨

巨型鲨鱼之谜解开

姥鲨是世界上第二大的鲨鱼,人们对它们进行了史诗般的、千里迢迢的迁徙,来到西大西洋的深水区,解开了它们在哪里过冬的长期谜团。美国马萨诸塞州海洋渔业部的Gregory Skomal带领一组科学家在新英格兰海岸标记了25条姥鲨。

姥鲨

当卫星开始向研究小组传回信息时,他们惊讶地发现鲨鱼继续向南游去,一直游到加勒比海甚至更远的地方。一条鲨鱼甚至越过赤道,来到巴西海岸的亚马逊河口,在那里呆了一个月。

他们的发现彻底改变了我们对这些神秘的姥鲨的认识,直到现在人们还认为姥鲨只生活在温带水域。以前在这个地区从未见过它们,可能是因为它们能游到200到1000米深的地方。

对它们迁徙的一个显而易见的解释是,这些冷血鲨鱼需要找到有大量浮游生物的温暖水域,这是它们最喜欢的食物。但令斯科马尔和他的团队感到困惑的是,鲨鱼为什么要向南游这么远。如果他们只需要食物和温暖的水,他们就可以留在佛罗里达北部。为什么要大老远跑去巴西呢?他们提出的一个想法是,鲨鱼正在向尚未被发现的繁殖地和育儿地移动。

令人惊讶的是,科学家们从未见过幼鲨或姥鲨的胚胎,所以我们对它们如何繁殖几乎一无所知。以前,人们认为姥鲨有许多不同的亚种群,但现在看来,它们之间的联系很紧密,可能形成一个单一的海洋种群。这就提出了如何保护姥鲨的重要问题,因为对一个地区姥鲨的任何影响都可能影响到整个种群。世界各国可能需要联合起来,制定一个全球姥鲨保护计划。

这项研究表明,对于今天在海洋中漫游的一些最大的生物,我们还有很多需要了解的。

西尼罗病毒在东南部的主要传播媒介是致倦库蚊

“好”细菌阻止疟疾

蚊子是世界各地的一个主要问题,不仅因为它们令人讨厌,还因为它们传播致命的疟疾,每年全世界有超过一百万人死于疟疾,其中大多数是非洲的儿童。

本周,美国约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院的研究人员取得了一项重要发现,可能为解决这些讨厌的昆虫的新方法铺平道路。他们的研究成果发表在最新一期的《公共科学图书馆·病原体》上。

这组科学家把重点放在冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)肠道中发现的细菌上,发现这种细菌有助于防止蚊子感染导致疟疾的寄生虫。当蚊子用抗生素杀死它们的肠道细菌时,它们变得更容易感染疟疾寄生虫。研究小组还发现,感染这种细菌会缩短蚊子的寿命。

这是个好消息,因为疟原虫在蚊子宿主体内完成其生命周期大约需要两周的时间,所以如果苔藓死得早,同时对疟原虫的感染有更强的抵抗力,这意味着它们传播疟疾的可能性就会降低。

研究人员认为,这种细菌对蚊子免疫系统的刺激也有助于阻止恶性疟原虫(一种疟疾寄生虫)的感染。

该研究的第一作者George Dimopoulos认为,故意将这种细菌引入野生蚊子种群可能是控制疟疾感染的一种潜在方法。他和他的团队目前正试图确定哪种细菌菌株能触发蚊子对疟原虫的最强免疫防御。

山毛榉的叶子。

种树。节约用电。

当所有人都在谈论气候变化和试图减少我们的碳足迹时,科学家们本周提出了一种帮助减少电费的新方法的证据——这个解决方案可能就像种一些树一样简单。

山毛榉的叶子。来自美国的两位研究人员,国家标准与技术研究所的大卫·比特里和美国农业部的杰弗里·多诺万,进行了一项研究,看看在房子周围种植树木如何在夏天为房子遮荫,减少开空调的需要。我们都知道,在夏天,树木提供了阴凉和一个坐下来的好地方,但这是第一次大规模的研究,以调查这是否能转化为家庭的显著节能。比特里和多诺万在2007年夏天对萨克拉门托的460个家庭进行了研究——他们观察了房子周围生长的树木,然后将其与每户家庭的能源账单联系起来。

他们发现,在房子的西侧和南侧种植树木可以减少夏季的用电量,平均每年减少5%,而在房子的北侧种植树木实际上增加了用电量,而在房子的东侧种植树木则没有效果。生长迅速的树木比矮小、生长缓慢的树木效果更好。他们计算出,在伦敦一所房子的西侧种植一棵梧桐树,可以在100年内平均减少30%的空调碳排放。

当然,树木还有额外的好处,它们不仅可以为房屋遮阳,还可以吸收和锁住大气中的二氧化碳。这项研究听起来很有希望,作者希望世界其他地区的研究人员能发现类似的模式。

普朗克卫星

09:46 -研究太空-普朗克和赫歇尔的发射

5月14日星期四,一切顺利,我们将看到欧洲航天局的赫歇尔和普朗克任务的发射,它们正在研究恒星和星系的形成以及背景辐射,各种令人兴奋的事情。Anthony Challinor博士加入我们来解释更多……

研究太空——普朗克和赫歇尔的发射
Anthony Challinor博士,剑桥大学天文研究所

5月14日星期四,一切都很好,我们将看到欧洲航天局的赫歇尔和普朗克任务的发射,它们正在研究恒星和星系的形成以及背景辐射,各种令人兴奋的事情。

在今天的节目中,我们邀请到了安东尼·查林诺博士,他将向我们介绍这次任务,以及他将如何研究其中的一些数据。谢谢你来节目,安东尼。

安东尼:没关系。

凯特-告诉我你参与的任务是什么,它在做什么?

普朗克卫星安东尼:我们参与了普朗克计划,普朗克计划要做的是研究宇宙微波背景辐射。所以这是宇宙中最古老的光。它本质上是在大爆炸中产生的我们要做的是非常敏感地研究辐射中温度的微小变化当你从不同的方向看时,我们必须了解很多关于早期宇宙的知识以及宇宙是由什么组成的,它的几何形状是什么甚至可能是宇宙的最终命运。

凯特-天啊。真正的卫星会是什么样子?它要飞到哪里去?

安东尼-普朗克,它的最终归宿将是所谓的第二个朗朗日点这是一个非常特殊的点,距离地球大约150万公里它的特殊之处在于它以与地球完全相同的角速度围绕太阳旋转。所以从热的角度来说,这是一个非常稳定的环境,这正是你需要的,当你在寻找这些微小的温度变化时,只有百万分之一度的波动,我们正在寻找。

Kat:所以你在寻找这些微小的温度波动,你希望能够追溯到多远的时间,你知道你希望这些数据能给我们带来启示?

所以宇宙微波背景辐射是在宇宙历史的早期产生的早期宇宙是非常非常不透明的但最终它变得透明了大约40万年之后我们认为大爆炸发生了那时微波背景辐射有效地与宇宙中的所有物质分离。

两体系统有效势的等高线图。(这里是太阳和地球),显示了五个拉格朗日点。自由落体的物体会画出一条等高线(如图中所示的月球)。所以当我们今天看它的时候,我们实际上看到的是大爆炸后40万年或者130亿年前,140亿年前宇宙状况的快照。

Kat:普朗克任务与之前的微波测量实验有何不同?

普朗克是欧洲第一个尝试测量微波背景辐射的卫星任务。之前还有另外两个NASA的任务,第一个叫做神户,第二个叫做WMAP,它实际上还在观测。

普朗克是一种改进,因为它更加灵敏。它可以观察到非常非常宽的波长范围,它也有更好的角分辨率。

凯特:如果它离地球那么远,它是怎么把信号一路传回来让你在实验室里分析的呢?你需要多长时间才能得到这些数据?

安东尼:嗯,数据是传输的,它不是连续传输的,而是在船上进行缓冲,然后每天有一到两个小时的空隙,当数据全部传输回来。

凯特-那要多久才能回复你呢?

安东尼:什么……

凯特-对,卫星上的。

安东尼:它需要150万公里,所以不管光走那么远需要多长时间。

Kat,我不知道,我们的听众中有谁愿意计算一下,然后告诉我们,那太好了。告诉我们一些关于赫歇尔的情况,还有另一颗卫星,它在做什么?

宇宙微波背景温度波动从5年威尔金森微波各向异性探测器的数据看到在整个天空。安东尼:好的,我们并没有直接参与赫歇尔项目,尽管英国有一些研究小组参与了赫歇尔项目,而赫歇尔项目主要是研究宇宙中的尘埃。

所以它是一颗红外卫星,它基本上是在观察星系,否则我们无法用可见光看到,因为恒星的光被尘埃笼罩和吸收了。但是这些尘埃随后会被恒星的光加热,并以红外线的形式重新辐射出去。所以赫歇尔将能够直接看到这些环境。

Kat -我喜欢卫星去宇宙中寻找尘埃的想法,“你的银河系有多干净?”

安东尼:是的,有些人对灰尘很感兴趣。

凯特-有些人是。那么本周四的任务从哪里开始呢?

安东尼:所以它将从法属圭亚那的库鲁发射。

凯特-你没设法弄到一张票吗?

安东尼:不幸的是没有。

凯特:那第一批信息什么时候会回来呢?要花多长时间才能就位?

Anthony:普朗克需要三个月的时间才能到达L-2,它将从那里开始观测,然后计划,还需要几个月的时间来稳定下来,并正式投入使用,但在那之后,普朗克将对天空进行两次完整的调查,这将需要15个月的时间。

Kat -然后你把所有的数据都拿回来,回来告诉我们。

安东尼:没错,我的意思是普朗克一开始观测我们就能得到数据,但可能要过三年才能有真正的公开数据发布。

Kat:太棒了,我们真的很期待听到这个消息。非常感谢。这是剑桥天文研究所的Anthony Challinor博士。所以,如果你是一个对太空感兴趣的人,那么请注意本周四的卫星发射。

爱德华·弗兰克兰爵士(1825—1899),英国化学家。

15:16 -本周科学史-价理论

1852年,在科学史的这一周,爱德华·弗兰克兰发表了一篇论文,描述了为什么化学元素只能与一定数量的其他元素成键的价理论。Sarah Castor-Perry将详细解释……

本周科学史-价理论
莎拉Castor-Perry

1852年,在科学史的这一周,爱德华·弗兰克兰发表了一篇论文,描述了为什么化学元素只能与一定数量的其他元素成键的价理论。虽然他不知道背后的确切机制,但他的想法已被证明是正确的,今天仍然作为化学的基本原理之一在学校里教授。

爱德华·弗兰克兰爵士(1825-1899),英国化学家。弗兰克兰于1825年出生在英国兰开斯特,从学校毕业就开始了他的化学生涯。在做过几次学徒之后,他在德国马尔堡大学当过一段时间的学生,后来回到伦敦担任化学教授。他后来成为皇家学会的化学教授和皇家化学学会的成员。

回到英国后不久,弗兰克兰在他的工作中注意到,一些化学元素似乎总是以相同数量的其他元素组成化合物,要么以3组为单位,要么以5组为单位,例如氮与3个氢原子结合形成氨,NH3。在1852年发表的论文中,他用“结合力”一词来描述我们现在所理解的“价”,即给定元素的一个原子能形成多少个化学键。

所有的原子都是由带正电的原子核和带负电的电子组成的,这些电子被组织成“壳层”。化学键是原子外层电子在原子核之间最有利的能量排列的结果。化学键的形成,要么是原子之间共享电子的结果,要么是一个原子向另一个原子提供电子的结果(在这种情况下,原子被称为离子,因为它们带正电荷或负电荷)。

电子点表示法的例子。以氢气为例。在气体中,氢原子成对形成H2组成气体的分子。在H2每个氢原子的最外层都有一个电子,当它们成对时,电子会被另一个氢原子带正电的原子核吸引。

一个原子形成的键数是由其外层电子的数量决定的。一个原子的外壳最多可以包含8个电子,这取决于它在元素周期表中的位置(或者像锂和氢这样的少数元素可以包含2个电子)。所有原子都“想”拥有一个完整的外层电子。以锂这样的金属为例,它的外壳可以包含多达8个电子,但只有一个,这意味着它“想”失去这个电子,这样下一个满的壳层就会成为最外层的电子。氧的外层有6个电子——比可能的8个电子少2个,所以它会想从另一个原子那里夺取2个或2个电子来填补这些空间。这意味着锂的化合价是1——它会用它外层的一个电子形成一个单键。氧的化合价为二,形成两个键,如氢2啊,水。

爱德华·弗兰克兰,1894年与许多发现一样,我们现在知道情况比弗兰克兰意识到的要复杂得多,尽管一些元素,如碳和氟,总是形成相同数量的键(在这种情况下分别是4和1,例如在CH中4(甲烷和氢氟酸氢氟酸),有些会变化,比如铁,符号Fe,它会形成铁II和铁III的化合物——所以你可以得到FeO,氧化铁II和铁2O3.氧化铁,也就是我们所说的铁锈。

尽管在过去的150年里,化学取得了巨大的进步,而且我们现在对原子结构和化学反应背后的物理原理还不了解,但弗兰克兰的分析思维驱使他比任何人都更早地讨论了化价论,这仍然是今天化学领域的关键思想之一。

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