拯救潜艇和研究深海物种

我们怎样才能拯救受损潜艇上的乘员?哪些物种能在海沟的最深处生存?为了纪念泰坦尼克号悲剧一百周年,我们…
4月15日

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北约潜艇救援系统潜艇。

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我们怎样才能拯救受损潜艇上的乘员?哪些物种能在海沟的最深处生存?为了纪念泰坦尼克号悲剧一百周年,我们潜入深海,与劳斯莱斯北约潜艇救援系统见面,我们发现了一项新的倡议,以发现海底真正的生物,并听到火山是如何使海洋酸化的。此外,机器人还能告诉我们鸡尾酒会的谈话,鸽子的磁导航之谜,以及油性面霜会让你变胖吗?

在这一集里

海洋与岛屿

01:41 -拯救沉没潜艇上的水手

无论是有人驾驶还是无人驾驶的潜艇,都是了解深海的关键,也是我们武装部队的重要组成部分。但有时候,潜艇会遇到麻烦,而且……

拯救沉没潜艇上的水手
乔纳森·鲍伊斯开着劳斯莱斯

无论是有人驾驶还是无人驾驶的潜艇,都是了解深海的关键,也是我们武装部队的重要组成部分。但有时候,潜艇会遇到麻烦。与水面交通工具上的乘客不同,潜艇上的人不能选择直接进入救生艇,这使得潜艇事故非常危险。

为了在这些罕见的情况下帮助拯救生命,英国、法国和挪威已经资助了北约潜艇救援系统(NSRS)的发展,这是一个由劳斯莱斯公司交付的项目。

Jonty Powis是一名退役的潜艇指挥官,现在是劳斯莱斯公司的潜艇专家。

如果你问人们在和平时期有多少艘潜艇在海上失踪,大多数人都能说出库尔斯克号和其他一两艘潜艇的名字,但事实是,自第二次世界大战结束以来,至少有34艘潜艇沉没。所以一般来说,潜水是一项危险的活动。

本:什么样的事情可能会出错?

碰撞可能是潜艇沉没的唯一最重要的原因。这34艘潜艇中有许多在碰撞中丧生。

本:到底发生了什么?里面的人经历了什么?

Jonty -我们做了一些试验。我们在底部停了一艘潜艇,你可以这样做,这很有趣,因为它们只吃最少的食物,很少的水,高复合碳水化合物。他们吃的那种饼干难吃极了。

但主要的问题是无聊,而无聊就是海洋更复杂的是,如果血压升高。最终,如果血压上升到一定程度,就会出现氮麻醉。它本质上是一种醉酒的感觉。

当然,在一艘沉没的潜艇上,这是一个相当危险的环境,里面满是醉酒的人或遭受氮麻醉的人,这是一个更危险的情况。

另一个通常不被重视的问题是,在大气的正常成分下,当你提高压力时,氧气开始变得有毒。有一种叫做“氧毒性”的东西,当氧气的分压超过大约半个大气压时,它就开始了。这是25到30米的深度。所以一旦你把这些家伙取出来你就有一个非常棘手的医疗问题要处理。

本:那么,我们现在希望做什么,或者说北约潜艇救援系统一直在努力做什么?

Jonty -嗯,潜艇救援是在二战前才开始的。有一个美国的系统基本上是基于一个潜水钟,你可以通过电线把它吊到潜艇上。它会附着在逃生补丁周围准备好的交配表面上,把中间的水抽出来,然后静水压力把它压住,这样你就能让8到9个人一次回到表面。

因此,救援的想法得到了发展,或多或少是字面上的,因为美国人发明了一种叫做DSRV的东西,即深潜救援车,它能够飞到世界任何地方,一次营救24个人。

与此同时,英国人在80年代早期,意识到发展我们自己的某种能力可能是个好主意。所以我们改装了一艘北海石油钻井平台维护和潜水员运输潜艇LR3,随后被一艘LR5取代,它们可以用来与海底的一艘受损的潜艇交配并救出人员。

2007年投入使用的NSRS是一个更好的系统,完全可以空中运输,能够在72到96小时内到达世界上的任何地方。这听起来可能很长,但你可能会期望人们能存活长达7天。所以这给了我们找到他们,接近他们并营救他们的余地。

本:那么我们回到陆地上会发生什么呢?当我们第一次听说有一艘潜艇出了问题时,启动的程序是什么?

你可能会遇到一艘离海岸比较近的潜艇。但太深了,它们无法自由上升到水面。所以警报会上升,一个浮标会被释放,或者其他东西会到达海面,国际海事卫星会很快产生一个非常精确的位置,精确到几百码以内。然后我们部署了两个系统。一种是相对较小的干预。这包括一个远程操作的车辆,相对较轻的设备,他们实际上可以在救援系统开始前一天部署到现场。他们非常精确地定位潜艇,对其进行调查,如果可能的话,与潜艇内的幸存者建立联系。他们也可以参与我们所谓的“吊舱张贴”,在那里,生命支持储存的水密吊舱,食物,药品,衣服,任何你喜欢的东西都可以通过一个逃生塔张贴到潜艇里。所以,当救援系统出现时,大约24小时后,我们预计潜艇已经准备好接受救援。

但我们怎么才能做到呢?这个系统被储存起来,分解成它的组成部分,除了潜艇外,没有一个部件的重量超过16吨,所以它们可以很容易地用平板卡车运输,送到飞机上,然后飞到海上。我们可以在18小时内将整个系统安装在准备好的甲板上。然后你就会知道待在旁边没有意义,是时候启航了。高压氧处理中心在出发的路上被启用,这意味着你会到达现场,你会立即发射潜艇,一旦你有30人左右出来,这是高压氧处理中心的一个分支,关闭所有舱口,开始减压过程。与此同时,潜艇仍然像一辆小型水下救护车一样工作。

本-救援潜艇到底长什么样子?

Jonty -它是白色的。它很粗,大约10米长,3.5米高,在潜艇下面挂着一个倒置的杯子,这是裙摆,配合裙摆在下唇周围有一个简单的橡胶密封圈,这就是密封圈的组成部分。记住,只有静水压力才能支撑住它,这是一种相当大的力量,每米深约1.8吨。它的前面有一个大窗户。这听起来可能很老套,但这扇窗是我们成功的秘诀之一,让驾驶员能够看到自己在做什么。在演习中,我们已经展示了离开水面的能力,到达水面下80到100米的受损潜艇,在不到15分钟的时间内找到配偶。遥控车辆也可以做到这一点,但需要的时间要长得多。

本,我认为它是万能的,如果——老天保佑——你必须使用它,它实际上可以与大多数(如果不是的话)目前在那里的所有潜艇一起工作。

是的,这是个有趣的问题。一段时间以来,北约一直在运行一个年度工作组,研究潜艇救援和逃生。这是一个看到其他人在做什么的机会。渐渐地,北约的标准被全世界所接受。实际上,任何你能想到的东西现在都有北约的标准。碰运气——如果我们发现自己要去救援——让每个人都遵守标准的能力意味着拯救生命的可能性大大增加。

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[09:34]在海洋最深处研究生命

一项重大的国际合作正在开展一项任务,对地球上最深的海洋栖息地的生命进行首次系统研究;海沟是…

研究海洋最深处的生命
艾伦·贾米森,阿伯丁大学

据说我们对月球表面的了解比对深海的了解还要多,但新的任务和新型潜水技术终于让我们对黑暗的深海有所了解。现在,一项重要的国际合作正在开展一项任务,对地球上最深的海洋栖息地的生命进行首次系统研究;海沟是海底大约11000米深的区域。这个项目被称为HADES,或Hadal生态系统研究,包括阿伯丁大学海洋实验室的研究员艾伦·贾米森,他现在加入我们……

莎拉-那么,首先,我们是什么时候第一次意识到深海能够维持生命的呢?

艾伦:严格来说,深海从200米左右开始,我想是在19世纪或18世纪,一个叫爱德华·福布斯的人曾经说过,生命绝对不可能在深海中生存。我认为当有人冒着风险说这样的话时,它会促使一大批人走出去,不断地抨击它。但直到20世纪50年代,人们才真正把动物拉上来,我们才能确认它们确实活在海底,在10000米深的海底。

萨拉:如果我们观察生活在那里的生物,它们必须要面对什么样的环境?

艾伦:首先,显然这里完全没有阳光。超过一千米,你甚至无法探测到光子。食物供应相当少,因为大部分食物来自地表,离地表越远,数量就越少。正常情况下,温度在1到2度之间,压力当然是每平方厘米1吨左右,这是非常高的。

萨拉:那么我们在那里看到了什么样的物种呢?我知道最近,你参与了一种巨型片足类动物的发现,这种巨型虾。拍摄虾似乎那里的很多物种都很奇怪,也很奇妙。

艾伦:大多数分类群都分布在最深的部分,主要有四种:片脚类动物、海参、蠕虫和双壳类动物等等。但有趣的是,尽管有很多物种能在一万米以上的地方生存下来,但有相当多的物种在八千到八千五百米之间就消失了,这很有趣,我们认为这只是压力的影响。所以,像鱼和十足类动物之类的动物,它们只能存活到8- 8500年。

莎拉:是不是像这样的问题,比如为什么我们看到这个下降,你希望用HADES来回答?你希望回答的重要问题是什么?

艾伦:哈达斯项目的问题是,当你观察非常非常深的部分时,哈达尔带并不是斜坡向下延伸到深海平面的延伸因为哈达尔带是由海沟组成的,巨大的俯冲海沟,它们都是相互隔离的。这和高海拔地区的山地生态很相似。在这些极深的地方没有一个大型的连续栖息地。太平洋周围有一些小口袋。所以我们要看的是——我们对深海面的了解很多,但是一旦你开始坠入战壕,情况会发生什么变化呢?这样做的理由是有很多信息,很多关于深度相关趋势的科学研究,但他们错过了深度范围的底部45%。所以,有大量的信息是我们不知道的,我们的首要理念是,为了维持和保护海洋,我们需要了解从海洋表面到海底深处的一切。你不能只研究顶部就认为没问题。所以,必须有人来做深床,这就是我们的切入点。

萨拉:那么你会用什么设备下到那么远的地方呢?

艾伦:我们有两个主要的采样设备。一个是伍兹霍尔海洋研究所的新型ROV,叫做Nereus,它能够下潜到11,000米深,几年前就已经完成了,我们用它来拍摄视频,看看海底有什么生物,采集沉积物岩心之类的东西。我们将使用我们自己的系统,叫做着陆器,就像自由落体相机三脚架。所以它们只是在水柱中下降,然后在底部迫降,它们用诱饵吸引更灵活的动物,这些动物你通常不会在ROV上看到。我们有几个摄像系统可以做到这一点,还有一些陷阱,只是一些非常简单的诱饵陷阱在这种深度下工作得非常好。

萨拉:所以这将是一个结合,用相机现场观察那里的情况,但同时,你也会把样本带回地面?

艾伦:是的,我认为两者的结合非常重要。你必须获得各种细胞和生理研究之类的样本,再加上分类学的水平,但为什么Hadal生物学在深海中落后于任何其他领域几十年的原因是,最初,当他们这样做的时候,它只是一个分类学的练习。他们并没有真正研究这些动物到底在做什么,或者它们在生态系统中扮演什么角色。所以,两者的结合是很重要的。

萨拉:如果我们说的是生活在那里所面临的挑战,压力,黑暗,这对我们设计东西去那里观察这些东西的工作有什么影响?

艾伦:是的,这里面有一大堆问题,这些年来,技术上的挑战阻碍了哈达尔生物的发展,但我认为它们已经不复存在了。问题主要是两件事,非常高的静水压力在深度和应对,第二件事就是从底部到表面的距离,因为如果你想象你想要一个简单的沉积物的核心,如果你想这样做,海滩,你只要走出核心,但是在10000米,你需要找到一艘船有足够的线较低,触底并再次回升。这项工作本身可能是一天中最精彩的部分,而且大多数科考船不会携带这种电线,即使这样,大多数电线在那种深度也会在自身重量的作用下断裂。这就是为什么我们要用自由落体仪器来克服这个问题。所以一旦飞船离开飞船,我们就和它失去了联系。它基本上就是下沉,触底,在实验结束时,我们向它发出一个声音命令,它就会放下重量,然后再次浮回水面。所以,这是一个非常复杂,非常昂贵的行业。

萨拉:那你到底想在那里找到什么呢?

艾伦:我们要做的是尝试挑战这种观念,即非常非常深的海洋是一种停滞的、稳定的环境,只是在黑暗中勉强生存,没有什么后果。有越来越多的证据表明,甚至证明深深海飞机上,甚至在4到5000米,全年自然变异,但没有人真的看起来足够长的时间尺度上,我们绝对没有真正了解生态系统在这些深沟,和那里的食物最终很难尝试预测会发生什么,因为这些沟栖息地是如此独特的地形。当然,它们也是俯冲带所以那里也有巨大的地震活动。那么这些巨大的泥石流沿着海沟壁倾泻而下会对生态系统造成什么影响呢?所以这是一个非常独特的栖息地。

萨拉:所以,我们不能把它和我们在陆地上看到的那种能量流进行比较。

艾伦-不。我的意思是,如果你看一下地球,地球的大部分都是深海,但通常有巨大的深海平原,所以当所有的食物和表面的生产力开始下雨时,它会或多或少均匀地降落在海底,无论是全年持续的还是脉冲的。但当它到达海沟时,海沟不会像那样保持它因为海沟是一种v型横截面。所以从理论上讲,任何落下来的东西都应该沿着海沟轴聚集。因此,这是一个深度是否真的重要的问题。我们认为在战壕的哪个位置才是真正重要的。所以我们要证明的一件事是是否有所谓的壕沟资源积累深度即壕沟轴上的食物比壕沟壁上的食物多。

萨拉:这就是V字的意思。

艾伦:是的。所以基本上,所有下来的食物都会聚集到海底,而在深海平原上,它们会均匀地躺在那里。

耳朵

17:21 -鸡尾酒交谈:我们如何在人群中交谈

在嘈杂的房间里找出一个声音可能是一个挑战。我们的耳朵受到各种各样的噪音的攻击,这些噪音争夺我们的注意力,但不知何故,我们仍然能够享受……

鸡尾酒交谈:我们如何在人群中交谈

在嘈杂的房间里找出一个声音可能是一个挑战。我们的耳朵受到各种各样的噪音的攻击,这些噪音争夺我们的注意力,但不知何故,我们仍然能够享受连贯的对话。现在,研究表明,我们移动头部的方式可能会对我们如何理解到达耳朵的声音产生重大影响。

耳朵我们如何区分不同的音频流已经研究了很长时间。一个非常基本的例子是区分不同模式中的两个音调。如果你听一个基本的双音调模式,只是交替的ABA-(其中“-”表示沉默),几乎不可能听到它是一个序列。但是当我们听到它循环时(ABA-ABA-ABA-ABA- aba -…),大脑会适应并将其分成两股流,所以我们可以区分A-A-A-A-…和- B - B - B…然而,如果你迅速移动你的头,这种适应会暂时消失。

但是,即使听觉环境没有改变,为什么移动你的头会导致你失去这种适应能力呢?为了弄清头部运动的潜在后果,日本NTT通信科学实验室的近藤裕仁(Hirohito Kondo)及其同事进行了一项机器人模仿研究,并在期刊上进行了描述PNAS这个星期。一种名为Telehead的特殊机器人被用来精确模仿一系列志愿者的头部运动。机器人耳道中的麦克风将声音广播给志愿者的耳机,这样他们就能准确地听到机器人听到的声音。

交替ABA音序列

一个循环的ABA-ABA声音序列

然后向机器人播放一系列声音,同时要求志愿者移动头部。在第二组实验中,志愿者保持静止,而机器人重复他们之前的动作。至关重要的是,这将向志愿者提供相同的声音提示,但没有运动或注意力的变化。这让研究人员可以看看声音的变化,还是头部本身的运动,是感知变化的原因。

他们发现,声音的突然变化,无论是通过有意的头部运动还是机器人头部运动的听觉线索的变化,都会导致对声音解释的“重置”。作者认为,大脑必须依靠头部位置和两耳之间声音的相对差异来解读音频环境,并在鸡尾酒中挑选闲话。

22:02 -一个可能的长期治疗脆性X综合征

研究人员发现了一种治疗脆性X染色体综合征的可能方法。脆性X染色体综合征是导致男孩智力迟钝的最常见遗传原因,也是导致自闭症的主要单基因原因。

一个可能的长期治疗脆性X综合征的方法

研究人员发现了一种治疗脆性X染色体综合征的可能方法。脆性X染色体综合征是导致男孩智力迟钝的最常见遗传原因,也是导致自闭症的主要单基因原因。

脆性X综合征是由X染色体上的突变引起的,在脆性X智力迟钝1或FMR1基因中。它阻止了这种基因编码的蛋白质的产生。这种名为FMRP的蛋白质对大脑发育和女性生育能力至关重要。携带这种突变的个体表现出的症状包括学习困难、社交问题,以及青春期后男孩出现的耳朵突出和睾丸肿大等身体症状。X & Y染色体

目前还没有针对整个综合症的治疗方法,像多动症和焦虑症这样的个体症状是分开治疗的。但现在,Aubin Michalon和Michael Sidarov及其同事在本周的《神经元》(Neuron)杂志上发表的研究,指出了一种治疗脆性X染色体多种症状的可能方法。

先前的研究表明,FXS影响大脑的方式之一是通过神经递质谷氨酸的一种受体。这种mGlu5受体在FXS患者中表现异常,阻止大脑神经之间突触的正常信号传递,导致认知障碍。对这些受体进行短期抑制的药物已被证明可以减轻症状,但到目前为止,还没有对长效mGlu5抑制剂进行过研究。

Michalon和Sidarov对没有Fmr1基因的老鼠进行了研究,这些老鼠表现出与有FXS的人类相似的学习和记忆缺陷,并且对听觉刺激都非常敏感。研究小组给青春期小鼠注射CTEP,并在治疗4周和17周后观察它们的情况。使用青春期老鼠而不是新生儿的想法是,看看用这种药物治疗是否可以逆转几乎完全发育的大脑的症状,而不是阻止症状在仍在发育的大脑中发展。

4周后,治疗逆转了学习和记忆的缺陷,以及他们对声音的过度敏感。17周后,老鼠表现出多动症的减少,它也部分矫正了它们肿大的睾丸,而没有导致睾丸激素水平的降低或老鼠的总体健康水平的降低。

mGlu5抑制剂已经在脆性X综合征的临床试验中,所以研究人员希望他们能展示出他们在小鼠研究中发现的对患者的广泛改善。

一只鸽子

指南针的困惑——鸽子的磁性神话
与维也纳分子病理学研究所的David Keays博士合作

本:那么,鸟类是如何长距离飞行的呢?人们早就知道,许多不同的动物物种对地球磁场很敏感,它们利用磁场来找到自己的路。因此,当研究人员在信鸽的喙中发现富含铁的细胞时,他们得出结论,这些细胞一定是连接在信鸽大脑上的磁感应神经细胞,就像一种神经罗盘。但看起来这个结论实际上是在错误的方向上迈出了一步,因为现在,通过扫描数百只鸽子的头部获得的新研究表明,这些富含铁的细胞不是神经元。它们实际上是免疫细胞,可能与导航无关。维也纳分子病理学研究所的David Keays对此进行了详细解释。

大卫:这个领域的一个大问题是动物是如何探测磁场的,在过去的十年左右,人们一直认为鸽子是通过位于喙前部的含有铁晶体的神经元来探测磁场的。我们大约在4年前开始研究这个,我们的目标只是复制之前发表的那些研究,但不幸的是,我们没能做到。

本:有什么证据表明鸟类有这种磁导航?会不会只是我们的想法完全错了,所以我们去寻找一种机制来解释实际上没有发生的事情?

大卫:所以很明显,当鸟类迁徙时,它们会使用多种线索。它们利用视觉、嗅觉,有证据表明它们也利用磁场,多个研究小组已经能够独立地证明鸟类可以探测到地球磁场的变化并做出反应。

Ben:所以很明显,这个问题仍然没有解决,但是你实际上在做什么来研究这些被认为是富含铁的神经元呢?

大卫:我们拿一只鸽子,从它的喙尖一直切成薄片,然后我们把这些薄片用一种非常简单和基本的化学染色剂染色,这种化学染色剂叫做普鲁士蓝,它能使富含铁的细胞呈亮蓝色。然后我们想把这些细胞的位置映射到鸽子的喙上,所以我们使用了核磁共振成像和先进的成像技术,这揭示了鸽子喙中这些富含铁的细胞分布的惊人多样性。在我们的一只鸽子,203号鸽子(这反映了我们观察了多少只鸽子),它有大约108,000个细胞,而同样年龄和性别的200号鸽子,只有200个富含铁的细胞。所以这让我们想到,这些蓝色细胞可能有点转移注意力,与真正的磁感无关。

本:你会认为,如果它对导航如此重要,那么它在不同的鸽子之间,甚至在不同种类的鸟类之间,应该是相当保守的。所以很明显,这是一个指示,它实际上没有做那个工作。

大卫:完全正确。这是一个很大的线索,这些细胞不是磁受体,然后我们又有了一点运气。199号鸽子的喙前部有一个炎性病变它周围有大约80000个这种蓝色细胞浸润在这个病变处,这让我们想到这些蓝色细胞可能与免疫系统有关。我们通过透射电子显微镜观察细胞内部,证实了这一点,我们发现这些细胞充满了铁蛋白颗粒,这是一种储存铁的蛋白质,它们有这些长长的触手。在它们的一些图像中,你可以看到它们吞噬了其他细胞。

这表明它们实际上是巨噬细胞,这些大噬细胞,是免疫系统的一部分,负责清除感染。巨噬细胞为什么富含铁元素?

大卫:巨噬细胞的另一个作用是从红细胞中回收铁。所以它们积累了所有的铁,然后它们也在铁的体内平衡中发挥作用。

Ben:所以我们认为巨噬细胞无论如何都是铁的来源,这是否完全推翻了巨噬细胞是神经细胞,它们可能负责导航的观点?

大卫:我们会这么说,但它真正做的是提出一大堆新问题。那么,鸽子是如何探测磁场的呢?其他鸟类是如何探测磁场的?以前有人断言,这是鸟类共同的磁感系统。我们所展示的是,巨噬细胞在所有鸟类中都有发现,所以关于它们是如何探测磁场的,目前还没有定论。

本:当你做如此高分辨率的成像并仔细观察时,你是否从可能发生的分布中得到了线索?我们是否认为巨噬细胞和神经之间有相互作用或者巨噬细胞只是在做正常的工作我们在喙中发现它们只是一个巧合?

大卫:嗯,我们考虑过这个问题,我想巨噬细胞可能是一种磁受体,但这似乎不太可能。在寻找真正的磁感受器的过程中,我们现在正在研究鸽子头部的其他区域。

本-我们在哪里找?我们认为从哪里开始寻找是正确的,如果它们不是我们最初认为的这些含铁细胞,我们现在要寻找什么?

大卫:现在,我们正在研究嗅觉上皮。虹鳟鱼的嗅觉玫瑰花结与磁场接收有关,所以我们要仔细观察鸽子的这个区域。很明显,鸟类,尤其是候鸟,也使用一种依赖光的机制,这种机制很可能存在于视网膜中,依赖于一种分子,或者被认为依赖于一种叫做隐花色素的分子。所以,鸟类的眼睛里可能也有一个磁罗盘。

维也纳分子病理学研究所的Ben - David Keays的研究结果发表在本周的《自然》杂志上,我认为这是一个很好的提醒,科学是一个不断变化的领域,有时我们认为我们知道的结果是错误的。

结肠内部显示一浸润性结直肠癌(火山口状,红色,形状不规则的肿瘤)。

31:49 -结肠癌的征兆

结肠癌细胞有一种独特的基因特征,可以用来开发个性化的治疗方法,或者识别那些有患病风险的人……

结肠癌的标志

结肠癌细胞有一种独特的基因特征,可以用来开发个性化的治疗方法,或者识别那些有患病风险的人。

写日记科学凯斯西储大学的研究员Peter Scacheri解释了结肠癌细胞是如何在不同的疾病阶段来自不同的人,都显示出某些表观遗传变化——结合和控制DNA表达的蛋白质的改变。他们创造了“变异增强子位点”或“vel”来描述它们。

这些vel很有趣,因为与结肠癌有关的实际基因在不同患者之间差异很大,而且因为这些表观遗传变化应该是可逆的,为治疗提供了有价值的靶点。

结直肠癌,切开结肠切除标本的大体外观研究人员从健康志愿者以及早期和晚期肿瘤中提取了被称为隐细胞的结肠细胞样本,并在遗传物质上标记了一种表明基因增强因子存在的标记物。这使他们能够在癌细胞中识别出成千上万的vel,与健康细胞相比,这些vel要么丢失,要么增加。他们还研究了基因表达,以确定这些标记是否真的代表了细胞功能的变化,并发现大多数常见的vel确实转化为基因表达的上调或下调,丢失的vel对细胞功能的影响比获得的vel更显著。

表观遗传变化对细胞癌变的过程有深远的影响。总之,他们发现,在疾病中发生变化的基因增强子的数量明显高于突变基因的数量,而且重要的是,不同肿瘤之间的差异更小。

结肠癌与饮食和肥胖有关,是最常见的癌症之一。与所有癌症一样,识别出癌症的标志物可以提高成功治疗的可能性。了解不仅发生在基因上的变化,还发生在基因开关和调节器上的变化,是改善治疗的重要一步。

静脉注射海洛因

34:02 -修改记忆治疗药物成瘾和社会地位对健康的影响

如何重写记忆以防止药物复发,社会地位对基因表达和健康的影响,小行星陨石坑如何帮助在其他星球上找到生命,以及使用数学来……

修正记忆治疗药物成瘾及社会地位对健康的影响
与剑桥大学Barry Everitt合作;芝加哥大学Jenny Tung;查尔斯·考克尔,爱丁堡大学;约翰·巴罗,剑桥大学。

修改记忆治疗药物成瘾

戒除毒瘾的人可以通过操纵他们吸毒的记忆来减少复吸的机会。

消失的过程——吸毒的线索,如其他人吸毒的视频,在一段时间内被展示出来,而实际上并没有给药海洛因注射药物-先前已被证明能在临床上减少对食物的渴望。但在现实世界中的有效性是有限的。

现在,在杂志上报道
科学来自北京大学的林璐(音译)发现,将吸毒者短暂暴露在这些线索中长达一个小时,然后通过更长时间的戒毒过程对他们进行治疗,可以帮助他们找回和重写吸毒记忆,减少他们复发的机会。

剑桥大学的Barry Everitt评论道:

巴里:关键是有一个过程叫做消隐,在这个过程中,你不断地呈现与某种药物有关的刺激,一遍又一遍。然后刺激物就从药物变成了没有药物,你就会停止对它的反应。当这个人回到街上,再次遇到这些刺激时,它们根本没有失去价值。当你在训练中做这些事情之前做这个简短的检索时发生的是,接触特异性似乎消失了,记忆被抹去了。你似乎忘记了刺激意味着药物的事实,它似乎不会回来,不管你去哪里。

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社会排名的健康面

社会地位可以改变基因的表达,从而改变雌性猕猴的健康状况。

芝加哥大学的Jenny Tung对10个猕猴社会群体中的雌性猕猴进行了研究,发现1000个基因的表达和活性以及免疫反应水平存在差异,这取决于猕猴在群体中的社会地位。

该研究结果发表在该杂志上
PNAS研究表明,社会地位较高的猴子具有更高的免疫调节和炎症控制水平,基于这些表达的变化,活动随着社会地位的上升或下降而变化。

雌性恒河猴的社会优势等级对基因表达有着强烈而普遍的影响。我们认为这个签名是可塑的,会随着社会环境的变化而变化。社会压力对基因组影响如此之大的发现很可能与人类相似。

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小行星陨石坑为火星上的生命提供了线索

切萨皮克火山口根据该杂志的研究,小行星碰撞形成的陨石坑可能是在其他行星上寻找生命的好地方
天体生物学。

爱丁堡大学的查尔斯·科克尔在研究地球上的陨石坑时,发现了生活在美国切萨皮克湾陨石坑深处的微生物,这个陨石坑是3500万年前由小行星撞击形成的。

这些发现表明,其他行星上类似的陨石坑可能在其表面下存在生命。

查尔斯:这项工作表明,小行星和彗星的撞击实际上可以创造出能量和营养物质可以流动的裂缝,从而对生命有益。所以它们不仅是灾难性的,而且对生命有益。这也可能表明,如果我们要在其他行星上寻找生命,也许破碎的撞击坑的深层地下,比如火星,将是最好的地方。

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用数学跑得更快

最后,根据剑桥大学数学家的研究,运动员可以在没有任何额外训练的情况下跑得更快。

约翰·巴罗(John Barrow)计算出,如果把对发令枪的反应时间、风力条件和海拔高度等因素考虑在内,奥运会冠军尤塞恩·博尔特(Usain Bolt)的100米冲刺时间最多可以提高0.12秒。

这项研究发表在杂志上
意义。

一辆大卡车冒出的柴油烟

38:35 -奥运努力监测空气污染

世界卫生组织估计,全球每年有近250万人直接死于空气污染。在伦敦,空气质量经常不能……

奥运努力监测空气污染
与莱斯特大学地球观测科学小组的罗兰·利和罗茜·格雷夫斯合作

据世界卫生组织估计,全世界每年有近250万人直接死于空气污染。更多的人患有呼吸系统疾病和肺部疾病,这会使预期寿命缩短数年。

在伦敦,空气质量经常达不到欧洲标准——今年这个城市将举办奥运会,这一点尤其令人担忧。

莱斯特大学(University of Leicester)的科学家和工程师们一直在开发一种新的扫描系统来监测城市空气污染,他们正准备在奥运会之前部署该系统。

行星地球播客主持人理查德·霍林厄姆去那里会见了大学地球观测科学小组的罗兰·利和罗茜·格雷夫斯。

站在实验室外面,罗兰解释了空气中的情况……

罗兰-城市环境比以前更干净了,但是,我们仍然有很多来自交通网络的排放。特别是,我们有二氧化氮,我们有微粒物质,我们有臭氧从汽车尾气中出来,然后我们吸入。

一辆大卡车冒出的柴油烟理查德-这对我们有什么影响?

罗兰:有些会影响通往肺部的气道,也就是我们在呼吸道吸入的气体以及我们身体对这些气体的反应,有些会进入我们的血液,实际上会影响心血管系统以及心脏的反应。

理查德-所以这些都不好。这些都是从哪里来的?

罗兰:在城市环境中,95%的二氧化氮来自交通工具——汽车、重型货车和公共汽车。

现在污染已经被监控了。全国各地都有监测站,尤其是在大城市,但你开发了一种新型扫描仪就在我们面前。现在我猜,它看起来有点像一个超大的测速相机,安装在一个底座上,这意味着它可以旋转。我想它是三角形的,一边有一个舱口。

罗兰:几年前,我们意识到我们可以利用散射的阳光来监测空气质量,所以有可能创造一种仪器,它只接收散射的阳光,就能告诉你空气中有多少二氧化氮。所以这个仪器被设计放在高层建筑的顶部,在整个城市环境中产生二氧化氮的图像,让你真正看到单个排放源以及这些污染物最终在顺风处的位置。

理查德:那么,这是否意味着你可以绘制出这些特定污染物的位置,这些化学物质在大气中的位置,而不是得到它们含量的快照?

罗兰:没错。利用多种仪器,你可以得到这些天然气田的三维重建。所以传统的传感器只能进行单点测量。它们从管子里吸进空气,给你一个非常精确的点测量,可能就在路边。我们用两到三个仪器就可以绘制出一个完整的城市区域,并告诉你二氧化氮在那个区域的位置。举个例子,几年前,我们带着这个仪器的早期原型去了莱斯特的火车站,看着火车离开火车站。对于当地政府来说,这是一个相当新的信息,因为他们并没有真正意识到每列火车驶出车站时的排放量以及排放量的去向。

理查德:这是一台看起来很奇怪的机器。想象一下微波炉的大小,但是是一个三角形的微波炉。你往里面看,里面全是电路板和电线,中间有一个盒子,上面盖着一层银色的气泡膜。我想这是它的核心。

罗兰:没错,那是乐器的核心。这是一个分光仪,最初是萨里卫星技术公司设计的用于空气质量测绘的卫星仪器。光谱仪吸收阳光。在我们的例子中,我们有滤光片,这意味着它刚好高于紫外线,从黄色到红色,然后我们从蓝光到绿光中提取出一些信息,直到它比人眼对那些细微的颜色变化更敏感。但是这个分光仪可以告诉我们一种绿色有多少,这种绿色是被二氧化氮吸收的。所以有了对这些颜色的高灵敏度,你就可以提取出这些气体的信息。

理查德:罗西,你打算在奥运会期间使用这个,作为测试它的一种方式。

罗西:作为全英国ClearfLo项目的一部分,我们将在今年7月和8月参加奥运会。我们将在市中心周围的三座不同的建筑物上部署三种仪器,一般都是在城市的西部,并试图在这个对我们来说非常不寻常的时期绘制出城市的污染地图。很明显,伦敦的道路会有所不同,伦敦的人会比平时多得多,所以看看会发生什么会很有趣。

理查德:那么,罗兰,从这个或其他传感器获得的信息将如何使用?因为你现在可以在网站上看到伦敦或者全国和世界上很多其他城市的污染水平都超过了标准。这将再次告诉你污染水平已经超过了。

罗兰:事实上,我们正在开发系统,从这些数据中获取数据,使地方当局能够同时在交通管理和空气质量管理方面做出决定,这就是我们真正想要做出改变的地方,人们可以在未来空气质量差的时候得到通知,地方当局知道在哪里指挥交通,避开哪条路,哪些领域有敏感的个人-这是你真正开始改变人们的生活并产生社会影响的地方,我们都在努力实现。

珊瑚礁景观

44:10 -火山如何影响海洋生物多样性?

海底火山如何影响海水的酸度?这又会如何影响附近的物种呢?来自澳大利亚广播公司科学节目的罗宾·威廉姆斯……

火山如何影响海洋生物多样性?
与普利茅斯大学的Jason Hall Spencer合作

可以说,最极端的居住环境之一是火山附近的环境。但如果火山在水下呢?深海俯冲带的地震活动非常活跃,普利茅斯大学的杰森·霍尔·斯宾塞一直在研究海底火山是如何影响海水酸度的,以及这对附近物种的影响。最近在加拿大举行的一次会议上,他接受了澳大利亚广播公司科学节目主持人罗宾·威廉姆斯的采访。

Jason -我首先研究的是维苏威火山附近的二氧化碳喷口,维苏威火山是意大利著名的火山,由于高CO,火山的脚趾自然地使水酸化2释放。我们在排气系统中看到的非常清楚的事情是,当你进入二氧化碳气泡时,你会发现越来越少的生物能够存活下来。有限公司2是动物的压力源。它实际上是一些植物的肥料,所以那里的一些植物长得很好。它们就像茂盛的草床,各种各样的藻类茁壮成长,但不幸的是,许多你想在那里生活的动物正在消失。这是我最后四年的工作,但后来很明显,如果我们要对二氧化碳的影响做出全球预测2在海洋方面,我们需要看看能否从地球的其他地方复制这个问题的证据。所以,我一直在加利福尼亚下海的这些火山口系统,巴布亚新几内亚的三座火山,以及欧洲的其他火山口,看看我们是否会得到同样的效果,令人担忧的是,我们得到了完全相同的反应:作为CO2生物多样性上升,生物多样性下降。像海胆、珊瑚和藻类这样的关键生物无法在这种条件下生存。

罗宾:这些大概是水下的通风口。

杰森-是的。抱歉,这就像水下的按摩浴缸一样。它们非常非常漂亮。当你从船尾滚过去,开始像潜水员一样游过去,那是一种异国情调。这是非常不寻常的,但直到你开始仔细观察并计算海底的生物,你才意识到有些不对劲,有些事情不太对。

Robyn:如果他们在那里,他们不是已经预先适应了那种环境吗?

杰森-是的,他们可能有。那里有生物,它们生长得非常非常好。我们正在做的,我们的新自然;气候变化论文都是关于我们做过的移植实验。移动的生物体来自于高CO2世界外的火山喷发系统形成了今天的状况。有趣的是,它们实际上已经上调了钙化的能力。它们能够比我们今天看到的正常世界更快地蜕皮。

Robyn:所以他们已经适应了。如果CO2比通风口还高吗?

珊瑚礁景观杰森-这显然是有问题的,因为那样他们就死了。水的腐蚀性很强,这些生物无法保护自己。没有压力的生物,有大量食物的生物,温度不会太高,它们实际上可以保护自己免受腐蚀。当你看CO2例如,巴布亚新几内亚的火山口,那里的珊瑚能够放下骨骼,尽管二氧化碳含量很高,但它们仍能钙化2我们预计未来几十年的水平。但问题是,当你开始在高CO环境中游泳时2相当于大堡礁,物种的数量已经穿过了地面。它真的崩溃了,这个系统可能代表了最不坏的情况,因为巴布亚新几内亚的这些火山喷口系统可以被喷口外的生物殖民。现在,当全球海洋酸化时,这显然是不可能的。不会从外面的健康人群中招募。巴布亚新几内亚的珊瑚礁是地球上最多样化的。他们有一些可以存活的珊瑚品种。这对珊瑚礁来说当然是个好消息,但对喜欢看珊瑚的人来说,坏消息是珊瑚的多样性已经下降了。

罗宾:我明白了,生存的关键在于生物多样性必须是复杂的。换句话说,如果你失去了大量的物种,那么这个系统就有崩溃的危险。

杰森-没错。农民通常喜欢将生物多样性减少到最低限度,因为如果你犁地种植作物,你就会使这个系统更有效地生产食物。因此,你可能会认为,如果我们简化整个事情,杀死所有我们不想要的额外物种,因为我们可以从中获得更多的食物,海洋会更好。这可能是一些你可以培养的生物的情况,但在加拿大,在这个采访发生的地方,水产养殖业发现海水变得太酸了,以至于他们无法种植他们想要长大成人的牡蛎。

罗宾:已经开始了吗?

杰森-是啊,现在就开始了。海洋学上有个奇怪的现象太平洋东北部的海岸是古老的海水,最初在我的世界里下沉,北大西洋,它下沉到深海的底部,最终绕着地球旋转,在这里上涌。它来到这里的表面。所以一直以来,生物的呼吸作用积累了二氧化碳。所以它已经有了CO2自然装载,在此基础上,我们从大气中添加了额外的二氧化碳2。这使得水对牡蛎等生物具有腐蚀性,所以这里的牡蛎养殖者面临着双重问题:上涌的天然水含有高浓度的二氧化碳2牡蛎能够应付,但现在,最重要的是,额外的CO2从上面进去。

罗宾-你有多担心指挥官2增加会导致一个普遍的问题吗?因为在过去的几个月里,很多人都说你提到的适应性,某些生物具有一定的适应力,可能会避免整个事情的发生?

杰森:我很受鼓舞的是,免受压力源影响的区域实际上作为系统更有弹性。所以物种越多,它们应对酸化等问题的能力就越强,这就是为什么在全球范围内建立海洋保护区是一个好主意。我全力支持他们,因为一个有弹性的系统可以保证你不受水中化学变化的影响,我们对此无能为力,因为二氧化碳2已经在大气中了。这些地区将会酸化。例如,你有健康的海草床——仅仅是生活在那里,它们就提高了水的pH值。光合作用生物提高了ph值。面对酸化,这肯定是一件好事,因为在海草床区域,形成贝壳或骨骼的钙化剂会继续发挥作用。如果你移除了海草床,或者如果你滥用栖息地,降低它们的多样性,那么这个问题的自然解决方案就不会发生。

Robyn -我很惊讶地听到昆士兰大学的一些研究表明,红树林、沼泽、树木和海草吸收二氧化碳的效率是雨林的60倍2

杰森-照顾他们是个好主意,不是吗?但他们替我们完成了任务。我们正试图把二氧化碳抽到北海海床下,把它锁起来,因为我们实际上是在燃烧它,把它排放到大气中。停止这样做是个好主意,把它永远锁起来。但这是一个工程解决方案,可能有其自身的低效率,但如果我们能让大自然为我们做一些工作,这是明智的。

机器人是研究深海环境的最佳方式吗?

我认为遥控车辆是我们现在拥有的关键工具之一。我知道詹姆斯·卡梅隆刚刚建造了这个载人潜水器,但是一旦有人在里面,你在海底的时间就完全有限了,你知道,那里有危险,而且与之相关的支持成本非常高。所以我认为我们的想法是用机器人来完成,或者从地面远程完成。

深海技术的重大发展是什么?

嗯,有几件事。一个是现在可用的材料,像钛和蓝宝石,特别是水晶,可以制造高压视图端口,在10,000米的抗压相机方面有了很大的飞跃。另一件事是数据存储。我的意思是,你可以得到tb的原位存储,这很好,但我们唯一的问题是,我们显然要从标准视频跳到高清视频。目前,在内存方面处理如此大容量的高清视频变得相当成问题。

水母

深海潜水器是如何从海底回收的?

在我们把它们放到海里之前,我们把所有的摄像机都设置成延时运行而不是我们的系统,我们安装了三个40公斤的钢重物然后我们把它放在一边钢重物使它完全负浮力。在完全自由落体的情况下,到达1万米仍然需要大约4个半小时,因为要记住,深度和大型喷气式飞机的飞行高度差不多,所以这是一段很长的路要走。它在底部坠毁,然后我们决定足够了,也许12或24小时后,我们在陆地上安装了一种叫做声波释放的设备,它们承载着钢的重量。每一个都有一个唯一的号码,就像电话号码一样,你只要打电话给它,说它释放了重量。它能在很长一段距离内理解它,然后放下重物,我们在它的顶部有漂浮装置,把它带回水面。这很简单。昂贵,但原理很简单。

深海技术是如何提供动力的?

我们通常使用传统的铅酸汽车电池,我们将整个电池沉入惰性的油中。所以这是压强补偿。没有空气空间,没有东西会在压力下坍塌只要油是惰性的,电触点就能工作。但是铅酸电池的容量是有限的,所以我们有其他的系统,我们使用锂离子,但它们必须在压力外壳内,因为你最不想做的事情是把锂弄湿。当事情不顺利时,锂也有一定的危险因素,但电池对我们来说是个大问题,尤其是在自动驾驶系统中。

冷霜

55:05 -我的皮肤会吸收护肤霜中的卡路里吗?

“在加拿大安大略省享受裸体科学家的定期播客时,我涂了大量的油性面霜,以保持我被冬天的天气蹂躏的脸湿润。有没有一种吸收…

我的皮肤会吸收护肤霜中的卡路里吗?

我们向巴斯大学药理学教授理查德·盖伊提出了这个问题。

考虑到一个正常体型的人,一个成年人,皮肤的表面积大约是2平方米考虑到我们体内70%的水是由水组成的,如果皮肤不能有效地发挥保护屏障的作用,我们就会失去大量的水分。它主要通过一层非常薄的特殊层角质层来完成这一非凡的壮举。身体大部分部位的这一层厚度仅为1/100毫米。在显微镜下,角质层看起来有点像砖墙。砖块是皮肤细胞。所有的砖块都能吸收水分,填充在砖块之间的脂质形成了一层油膜,水不情愿地进入其中。记住那句老话:水和油不能混合。那么,在寒冷干燥的冬天,当我们在脸上涂抹油性面霜来提供一些保湿时,会发生什么呢?是奶油中的油或脂肪被人体吸收而导致体重增加吗?简而言之,答案是否定的。 Not to any extent that you would notice around your waistline. The function of the oily part of moisturising creams is to reinforce the lipids in the stratum corneum and to make it even more difficult for water escape. But where do the oils of the fats go in the end? Well, they mix in with the natural lipids of the stratum corneum and some may well move gradually into the deeper layers of this thin barrier. But once on the other side, they encounter an environment which is very watery. In oily substance, this is not an attractive place and therefore, fat transfer out of the stratum corneum will be very slow and unfavourable.

因此,奶油中最终到达身体内部的油量将非常低。

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