诺贝尔奖综述

扑热息痛是世界上最受欢迎的止痛药，从安全性和副作用的角度来看，它从拜耳的阿司匹林(世界上第一个注册商标的药物)手中夺走了这一桂冠。它在怀孕期间也被广泛使用，并且被认为是安全的。但宾夕法尼亚州立大学的Kristin Sznajder发现，怀孕期间使用扑热息痛与随后3岁儿童的行为和睡眠问题之间可能存在关联。患病风险增加了20%。

克里斯汀:我们已经看到一些文献表明，在怀孕期间使用扑热息痛或对乙酰氨基酚与儿童神经行为发育问题之间存在关联。

克里斯:你想知道这是否是因果关系;是使用这种药物导致了这种情况的发生，还是有其他因素导致了这种情况?

克里斯汀:当然。这正是我们要找的。所以我们的研究的一个伟大之处在于它跟踪了从怀孕到产后三年的女性。所以我们能够看到什么先出现，我们知道她们在怀孕期间服用了对乙酰氨基酚或扑热息痛，然后跟踪她们，看看她们的孩子在三岁时的情况。

克里斯-你跟进了多少女性?

克里斯汀:我们跟踪调查了2000多名女性。

克里斯-你问他们什么?你是否服用了扑热息痛，但这些信息有多细?

克里斯汀:在她们怀孕的最后三个月，我们询问了参与研究的每个人，她们在怀孕期间服用了什么药物，包括维生素。还有他们服药的原因。这样我们就可以查看他们为每位女性列出的药物看看哪些药物中含有扑热息痛或者她们是否只服用扑热息痛。

克里斯:你对他们的使用量有什么了解吗?那么，如果一个人只头痛一次，服用一次扑热息痛，而另一个人在整个怀孕期间都有严重的关节痛，每周都服用扑热息痛，他们会选择同样的选择吗?

克里斯汀:我们试过了，但是数据不是很可靠。事实上，我们正在进行一项新的研究，我们希望在对乙酰氨基酚的剂量和频率上做得更好。

克里斯:当你分析所有的数据时，你发现了什么关系?

克里斯汀:我们发现怀孕期间使用扑热息痛与三岁儿童的注意力问题和睡眠问题之间存在联系。

克里斯:这种效应是很强的吗?还是我们说的只是偶然。

Kristin -是1.2倍的可能性。所以我不会说这是一个非常强的联系，但这种联系在统计上是显著的。

克里斯-有线索知道谁是易受攻击的吗?这是全面的吗或者如果你开始问，是否有某些群体的母亲服用了大量的扑热息痛可能是因为她有其他潜在的疾病而这是其他潜在的疾病导致的?或者是否有其他因素可以忽略，你可以说，不，看，这纯粹是因为接触了扑热息痛。

Kristin:我认为这项研究的优势之一是我们能够考虑到你提到的那些因素。因此，因为我们问她们为什么在怀孕期间服用扑热息痛或对乙酰氨基酚，我们可以考虑到这一点，我们发现对乙酰氨基酚的影响是一个独立的影响。所以不是发烧或感染。

克里斯-证明某件事导致另一件事的另一个重要组成部分是它必须在生物学上是合理的，因此你可以说，我们知道这件事是如何影响身体的，如果发生了，我们可以解释它是如何转化成这个结果的。所以你能把服用扑热息痛的孕妇和有神经行为问题的孩子联系起来吗?

克里斯汀-是的，有研究表明扑热息痛可能会破坏细胞发育。所以我们认为扑热息痛可能会破坏细胞发育，也会导致胎盘损伤。

克里斯:扑热息痛是什么时候开始被使用的?什么时候我们被告知在怀孕期间使用它是非常安全的?因为在我看来，在现代，我们已经非常擅长诊断发育障碍和行为问题了。现在似乎有很多这样的人。是因为我们更擅长诊断吗?我们越来越多地发现它，但它一直都在那里。还是有某种巧合我们看到更多这样的病例是因为有更多的妈妈在怀孕时使用扑热息痛?

克里斯汀:这是一个很棒的问题。我认为我们正在努力解开这个谜团。我真的不确定我们是否知道答案。我认为我们在诊断发育迟缓方面做得越来越好，但我确实认为我们仍在努力弄清楚。可能有几个因素与儿童时期的遗传和环境暴露有关，可能在子宫内。所以我们正在努力解决这个问题。

Chris -就像你说的，我们这么做很关键，不是吗?因为这是世界上最流行的止痛药之一，被认为是最安全的，在怀孕期间被广泛使用。

克里斯汀:当然。这确实需要更集中的研究。文学正在兴起。去年就有人呼吁减少怀孕期间扑热息痛的使用，我认为我们确实显示了这些趋势，人们在考虑在怀孕期间使用扑热息痛时应该更加谨慎。

克里斯:我很同情孕妇，因为她们现在什么都不敢做，不是吗?孕妇听了这段话，如果头疼该怎么办呢?

克里斯汀-我觉得她应该和她的医生谈谈，权衡一下她能做些什么。或者和她的临床医生讨论什么药物是安全的，或者提出我们正在讨论的一些发现，看看她的临床医生是怎么想的。

Chris -我想很多全科医生都会遇到病人拿着你的论文走进来他们会问，我们该怎么办

克里斯汀-嗯，也许吧。人们需要考虑的是风险和收益。

本周，美国科学家宣布了一种分解和回收塑料的新方法。这是个好消息，因为全球每年生产数百万吨塑料，但其中只有不到20%被回收利用。大多数最终被填埋，一些被焚烧，大量最终进入海洋，在那里降解成可能有害的微塑料。塑料的部分问题在于它是一种非自然的化学物质，自然界没有简单的方法来对付它，所以它只是悬浮在周围。但是John Hartwig和他的同事们已经开发出了一种相对低温的化学过程，可以分解成组成聚乙烯的长碳原子链，并将它们分解成短分子的气体“丙烯”，这是制造许多其他材料的宝贵原料。他告诉我它是如何工作的……

约翰:聚乙烯是由多个单位的乙烯通过碳/碳键组合而成，这种键非常稳定。所以我们所做的是一个三步的过程首先我们引入一个变化到链中提供了一种阿喀琉斯之踵，然后我们可以切断这个链。也许一个很好的类比是如果你把聚合物链想象成一条物理链就像你在五金店买到的那种链上的链接非常稳定你不能把它们分开。但是如果我们对聚合物链进行化学改变将其中一个键转变成项链上的扣环，就可以打开了。现在我们有办法在温和的条件下打破这些链条。但是还有两个额外的步骤来重新排列变化，并附着一个非常小的分子来将它们分解成非常非常小的片段。

Chris -我想问的是，要把这个东西拆开需要插入多少个所谓的“卡扣”?在什么情况下你需要这样做?因为对回收过程的批评之一是，如果你不小心，你最终会产生比你节省的碳足迹更大的碳足迹!

约翰-对。这些链条中只有不到1%需要转化为搭扣。碳链到环扣的转变，是在200度的温度下进行的，这对化学过程来说是相当低的温度。

克里斯-你到底是怎么做的?改变这些链的机制是什么?这样你就可以对它们进行修改，使它们分解?

约翰:第一步是脱氢反应，去除氢，因此得名。我们用催化剂来做。催化剂中含有铂。这是一种铂锌催化剂。这是我们找到的最好的。一旦这个链环变成了一个环扣，我们就用两种催化剂。它是2005年诺贝尔奖的主题，它被称为烯烃分解催化剂。所以基本上是用两条链，它们有一个扣环，解开扣环，然后把链放回一起。然后我们有另一个反应会占用这个环。我们把这个搭扣箱往链条里走一点然后在那一点上把链条断开，从末端剪下一小段，形成一条更短的链条。 And then we do that about a thousand times to turn the solid polyethylene into a gas propene. That's our final product.

Chris -这是一个可以在一个地方进行这三个反应的单一反应吗?还是你必须先做一件事，然后再做下一件，再做下一件?这有多实际?

约翰-对。我们实际上把它写成两个。我们先进行脱氢反应，然后再进行全班移动。但是它的开启和关闭，这两个反应是同时进行的。还有一项非常密切相关的研究也发表了，他们一起进行了研究，但产出比我们的低。因此，原则上，这三个步骤可以一起运行和实践。当我们分别运行它们时，我们的收益最高。

克里斯:你能得到什么样的收益?这是一种实用可行的工业技术吗?我们能很快看到它消化塑料袋吗?

约翰:嗯，最后一个问题的答案是，它需要很长时间来发展，但第一个问题的答案是，它的收益和它是否实用，收益非常高。几乎90%转化为丙烯。即使是废塑料，产率也在50%左右，而且可能更高，因为这些塑料并不都是聚乙烯。它们含有填料、颜色、染料和各种其他添加剂。但是从第一次发表这样的论文到付诸实践需要几十年的时间。所以我们需要催化剂非常非常稳定才能长时间运行，制造很多分子的产物也许十万次。而现在我们可能有10万个，而不是10万个。所以我们还有很多工作要做，但我们希望这能为我们的工作提供动力，并证明它在未来是可行的。

Chris -塑料目前的问题是——当我们第一次制造和使用它的时候，它是一种很棒的材料——当我们扔掉它的时候，它就变成了一种痛苦。它几乎毫无价值，不是吗?当它是一种废物时。你的流程是否意味着我们有可能对废塑料进行价值回报?从激励人们捡起它的意义上说，这能解决我们的问题吗?

约翰-这正是我的想法。所以我们要做的是把目标分解到像丙烯这样的小分子上它只有三个碳原子是制造各种其他东西的原料。这就是这种回收的理念，我们称之为化学回收或高级回收。

它为好莱坞赚了一大笔钱，但是用核武器袭击来袭的小行星——以避免地球撞击，否则可能会把我们所有人都消灭掉——这个想法更根植于现实而不是科幻小说吗?上周，美国宇航局的DART任务将一个重达半吨的撞击器撞向一颗绕小行星运行的小卫星，以观察这种方法的实用性。他们估计，从长远来看，这次碰撞可能会使月球离小行星更近1%。现在尘埃落定了，开放大学的行星地质学家大卫·罗瑟里一直在为我们观察后果……

David - DART是一年前发射到一颗被称为Didymos的近地小行星上的，它有一个更小的卫星。这颗卫星叫Dimorphos。它的直径是170米。Didymos直径约800米。它被故意撞向土卫二，以观察土卫二的轨道会发生什么变化。关键是，在未来，我们可能想要改变一颗小行星的轨道，如果它朝地球飞去的话。这是一个在月球上进行的小行星重定向测试因为当你有一个在正常轨道上运行的月球时，很容易看到轨道发生了什么变化。你可以测量月球的轨道周期，看看它是如何被撞击改变的。这是一次巨大的碰撞从这次碰撞中喷射出来的羽流被地球上的望远镜观测到了在撞击前几天DART探测器释放的一个小立方体卫星也观测到了，它从太空拍摄到了撞击。喷射物被抛出的方式引起了人们的兴趣。 It's come out in streamers rather than a continuous cone. So that's interesting. But that main science that's going to come from this is how has this asteroid moon been disturbed in its trajectory?

克里斯:我们不认为，目前有任何物体在地球的碰撞轨道上，是吗?我的意思是，只是为了让人们冷静下来，这不是因为NASA知道什么吗?

大卫-没有恐龙杀手潜伏在那里!在未来的十年里，没有什么会扰乱全球气候。这些东西若落在一城的地上，就必毁灭那城。所以你不希望它发生。所以我们确实想知道，如果我们知道有一个要来，我们如何把这些东西转移开。我们的想法是，在它撞击地球之前，用几年的时间，用几条轨道路径，因为你只需要稍微扰乱一下轨道，这样它就不会撞到地球。所以我们提前做得越早越好。但我们不确定的是，如果你撞上一颗小行星，它会分崩离析吗?二morphos的表面是由巨大的环环相扣的巨石组成，我猜中间是较小的东西。现在它成了一堆瓦砾。 Was it going to fly apart or was it going to stick together and the whole thing be disturbed in its trajectory as a single mass. It seems that the latter has happened, which is good news. It wasn't blasted into smithereens.

克里斯-因为这很重要，不是吗?否则你会把一个威胁变成一千个威胁。

大卫:当然了。好在这种情况似乎没有发生。

他们是要回去再看一遍还是现在所有的观测都是从地球上进行的?

大卫:仍然有数据从licicube发回，这是意大利的立方体卫星，由DART自己部署。但还有一个后续任务。它叫《英雄》。这是欧洲航天局的一项任务，我们在2024年发射，两年后到达。它将能够看到Dimorphos上因撞击而形成的陨石坑。我猜这可能会改善二模二围绕二模二的轨道周期和形状。但是我们也会从地面观测中得到数据。通过测量轨道周期，你可以从地球上看出，我们知道月球的轨道受到这次撞击的干扰程度。但是从这里开始的后续内容将在上面添加另一层信息。所以这将是一个研究得很好的系统。 They're both interesting shapes. They're both made of rubble, so in their own right they're interesting objects as well.

作为行星地质学家，你想知道更多关于这些物体是由什么构成的吗?因为很明显，做这样的事情可以让我们知道它们是由什么组成的它们很有趣因为它们来自于45亿年前形成太阳系的相同物质。

大卫:所以我不知道这个物体有多原始，因为它经过了什么处理。其中一些小行星在过去是潮湿的，水通过它们迁移并改变了矿物质。它太微弱了，可能没有很好的光谱。我现在说的超出了我的知识范围，但是，看看这些照片，表面上各种大小的锯齿状岩石可能给了它相当大的凝聚力。把这些材料加工成瓦砾堆的过程让我很好奇。然而，它是一堆碎石，在这次突然的撞击下似乎还能很好地粘在一起。如果你慢慢地撞击这个东西，它可能会破裂。如果你做得快，冲击的冲击会使这些连锁的碎片更好地结合在一起。所以如果你想让小行星偏转，你也必须以合适的速度来做。所以，关于如何使小行星偏转，还有很多东西要学。 This was just the first well controlled step towards doing that.

剑桥大学的科学家们在我们的细胞中发现了一些我们多年来一直忽视的惊人现象。线粒体的结构——在数十亿年前与我们祖先的细胞结合之前，它曾经是细菌，现在为我们提供了维持生命的能量——包含着自己的类似细菌的DNA，与我们的主要细胞基因组分离。但是Patrick Chinnery发现线粒体遗传密码片段会周期性地剪切并粘贴到我们的染色体上;在癌症中尤其如此，这可能解释了癌症表现出的一些生长和恢复特征。

帕特里克:几年前，当美国的一个研究小组报道线粒体DNA从父亲传给孩子时，我们得到了第一个线索。这对这个领域来说是一个疯狂的建议。所以我们开始寻找另一种解释，我们发现这不是来自父亲的线粒体DNA，而是细胞核DNA。但发生的事情是线粒体DNA的片段进入了父亲的核DNA。

我们应该澄清一下线粒体，线粒体是细胞中的细胞动力，因此它们在卵细胞中形成个体。它们不在精子中。它们不是通过精子传播的，这就是为什么你说有这种区别。你的线粒体来自你的母亲，而不是你的父亲。

帕特里克-我们妈妈送的。他们以为是孩子父亲的声音。我们已经证明事实并非如此。

克里斯-你怎么证明那是真的?

帕特里克:所以我们和英国基因组公司的同事一起工作，他们一直在进行十万基因组计划。整个NHS的人都在为此提供样本，我们研究了6万多人和1.2万例癌症的基因组序列，并在所有这些人身上寻找这些线粒体DNA片段的特征。

Chris -它是如何从线粒体，在我们细胞内部的这些结构中有自己的DNA小圈，然后从细胞的一个完全不同的部分进入细胞核，细胞的总部，然后进入染色体的呢?这是怎么发生的?

帕特里克:这是一个非常好的问题，我们不知道答案。我们正在着手一项计划来解决这个问题。我们认为发生的事情是当线粒体循环时，碎片泄漏出来，穿过包围细胞核的膜上的孔进入细胞核，并将它们整合到染色体中，这就是核基因组的包装方式。

克里斯-线粒体DNA里面有指令让这些细胞能量源保持快乐。这就是他们的运作方式。将这些遗传指令的片段粘贴到我们细胞的主要染色体上会有什么后果呢?有吗?

帕特里克:这一切都要追溯到线粒体的起源，当它们第一次进入细胞时，它们将某些功能传递给细胞。为了做到这一点，他们传递了DNA。所以实际上我们现在看到的是这个过程的结果。所有这些都被认为发生在数十亿年前，但实际上我们已经测量了它在家庭中发生的情况，在4000个家庭中，一个新的线粒体DNA片段进入了孩子。以前从未见过这样的速度。在癌症中，这个速度甚至更快。

克里斯:那反向呢?

帕特里克:这不会发生，有几个原因可以解释为什么会发生这种情况。一个是你在Excel中有比细胞核更多的线粒体DNA拷贝。另一种解释是，细胞核中有孔允许线粒体DNA进入，但线粒体DNA不能进入。

克里斯-对。好吧。所以这是一条单行道，这些东西进入的后果，你提到了癌症，当你观察癌细胞时，它确实出现得更频繁。现在，这仅仅是癌症是一种遗传疾病因此是一种基因不稳定细胞的标志吗?它更容易受到这种情况的影响还是有更多的原因?

帕特里克:我们已经研究了它们附着在核基因组中的位置以及它们的模式。我们发现它们位于基因密码的断裂附近。因此，任何导致你的遗传密码断裂的东西都会吸引这些线粒体DNA片段，它们在短期内就像创可贴一样有效地修复遗传密码。因此，在癌症中，你会得到一个非常不稳定的核遗传密码，其后果之一是线粒体DNA可以找到进入那里的途径。

克里斯:它会不会赋予癌变细胞更强的特性，使其变得更可恶?

帕特里克:有可能，我们发现了一些罕见的例子，事实上，插入的线粒体DNA可能会通过破坏一个预防癌症的基因而导致癌症。

Chris:问这个问题的原因是，我最近和一个在《eLife》杂志上发表了一篇论文的人交谈，他们说，当你看到癌症时，它承受着巨大的压力。细胞一直在被挤压和挤压。如果你观察挤压和挤压对细胞的影响，你会发现它似乎让细胞变得更坚韧。”他们做了一些实验，告诉我们，“杀不死你的东西会让你更强大。”这就是这些癌症的真实情况。如果它们挤压细胞，它们会变得更脏。它们更有弹性，更强壮，更容易在全身扩散。他们还说，在这种情况下，它们更有可能使容纳所有染色体的核膜暂时断裂。所以你认为，我只是在这里猜测，他们看到的是一种产物，可能会喷出一些遗传物质，到处都是，并使你看到的过程发生。

帕特里克:很有可能。我们不知道这是在癌症形成之前发生的事情的背后搭便车，还是真正的癌症机制导致它更频繁地发生。

克里斯-帕特里克，简单说一下，我们能不能扭转局面如果我们知道这正在发生，我们知道这些东西是癌细胞的创可贴，我们能不能解开创可贴把它当作癌症的致命弱点?

帕特里克:好问题。那是为了将来的研究，克里斯。

克里斯-所以你不知道。有趣的是，他没有回答这个问题，这意味着你可能已经有一个关于这个的研究项目了。这是真的吗?

帕特里克-可能吧<笑>。