水下考古与水下焊接

艾略特-泰晤士发现计划是一个名为泰晤士考古调查的组织的继承者，该组织在10到15年前对泰晤士河的潮间带进行了大规模的调查，寻找考古特征和沉积物。我们查看了他们的记录，并确定了我们称之为20个关键地点，我们已经与300多名公众一起去记录和监测它们，并确定了受到威胁的地区，那里的特征可能正在被侵蚀，然后我们会进入并记录任何可能被河流冲走的地方。

米拉:所以，我们现在在20个确定的地点之一。我们现在在格林威治，就在泰晤士河岸边，我们身后就是格林威治大学，它本身就有很长的历史。

艾略特:是的，它是世界遗产。我的意思是，这些宏伟的巴洛克式建筑最初是为受伤和生病的海员建造的医院，而不是为王子或国王建造的!在医院之前，有一座建于15世纪的早期宫殿，是亨利八世、玛丽女王、伊丽莎白女王的出生地;都铎王朝非常喜欢它!我们开始在前海岸发现许多与早期中世纪建筑有关的特征。

米拉:嗯，这里的海岸非常繁忙。我们身后正在进行乐队排练，还有许多泰晤士河快船经过，我们真的是在伦敦的中心，但是，你有所有这些考古发现，就在这里的海岸。

艾略特-这太奇怪了!10或15年前，当泰晤士考古调查开始时，他们记录了现在已经消失的建筑，我们今天看到的很多东西在10或15年前都不存在。它被遮住了，慢慢地——随着它周围的前海岸下降——它开始浮出水面。我们在这里看到的一件事是一大堆长方形的半对半的木桩被打入了前海岸，这看起来很像一个防波堤结构，从河堤上伸出来，但这比现在的建筑要早。所以这可能是中世纪后期的码头。

米拉:你有了这个小木灯，那又怎样?开了相当远的距离，在我们前面几米的地方，就在彼此平行的地方。

艾略特-是的，所以它们在平行线上，这表明它们是一个连贯的结构。就像你说的，沿着前海岸大概有5米。所以我们看到的是中世纪晚期或都铎王朝时期相当坚固的防波堤，很可能通往宫殿。

米拉:但是现在我们往下游几米的地方走，那里有一块很长的木板，有几米长，我必须承认，我可能不会注意到，但现在我和你在一起，我盯着地面，很明显。

艾略特-是啊，不算是木板。这就是我们所说的底板。你可以看到这些长方形的榫槽上面有很大的长方形榫槽，用来固定它你可以看到两条手臂向后延伸到前海岸形成一个马蹄形或u形。如果我们转过身来，我们可以看到它与我们认为的中世纪晚期或都铎王朝的防波堤完全一致。但这种结构使用了完全不同的技术。我们认为这种技术可以追溯到12世纪，所以我认为这是一个类似的入口，从12世纪一直到中世纪晚期，一直到都铎时期。我们知道格林威治从10世纪开始就是一个皇家庄园，所以很明显，这里会有一些投资和一些来往于河上的交通。

米拉:但有趣的是，现在我们向海岸进一步移动，基本上在那里，有一些坚固的结构——几乎是固体的块状结构——那里也是早期的防波堤。

艾略特:不确定。我们可以走下去看看。你还会注意到那里有一个巨大的锚链这是船只的系泊点我们知道那是20世纪的。我们知道这些大的矩形木桩已经有一段时间了，但我们认为它与锚链有关，因此是现代的。但现在我们有了这些被侵蚀的其他结构，你可以看到它们直接和它们在一条线上。所以考虑到这些东西的大规模工程，只有罗马人会这样做;考虑到这里有中世纪的防波堤，再往下是12世纪的防波堤，再往下是这些巨大的矩形桩，我想我们看到的可能是罗马的防波堤。它们作为罗马建筑比现代建筑更有意义。

米拉:从本质上讲，这里有一个关于这个码头的故事。所以一个码头，你知道，人们需要它们来进入水中，人们一直在原始的罗马建筑的基础上建造。

艾略特-是的。我的意思是，你必须记住，直到铁路出现。河是你最方便、最便宜的交通方式。在这里，我们似乎有一个穿越时间的接入点。我们知道在格林威治公园的山上有一个罗马宗教建筑群。所以这可能是它开始的地方，人们一直在使用接入点。

米拉:这很难吗?我的意思是，看着这些结构，我真的不能讲太多这个故事。把这些都拼凑起来得到你想要的结果是很困难的。

艾略特:嗯，这需要一段时间，看看他们用来塑造木头的技术，他们是如何使用的;但是，我们也知道海平面在14000到16000年间一直在上升。所以很有趣的是，我们在低潮区的底部找到了我们认为最早的建筑，然后我们再往上走到12世纪，进入中世纪晚期，在这一时期河流水位上升。

米拉:有趣的是，我们现在是中午，一切都清晰可见。所以，当潮水来的时候，你是看不到的。

艾略特-是的，会被盖起来的。我们现在站的地方，会有大约两米高的水在我们头上。

米拉-幸好我们现在来了!

艾略特-就一点点!

Meera -所以在这个网站上有很多东西。所以，这个，再加上其他19个左右，你一定对伦敦的历史和泰晤士河的使用有了一个很好的了解。

艾略特:嗯，我们得到了大量不同类型的地貌和不同时期的沉积物。我们找到了19和18世纪的沉船残骸，大型船只的木材。我们有一个青铜时代的码头。我们甚至找到了一个可能是中石器时代的结构，它的碳年代为公元前4500年。所以，把所有这些东西结合在一起，我们就能真正开始对伦敦人几千年来是如何使用这条河进行全面的描绘了……

一种编码抗艾滋病抗体的修饰病毒可以保护动物免受艾滋病毒感染。

据估计，每天有7000例新的艾滋病毒感染病例，其中大多数发生在获得保健和抗逆转录病毒药物的机会有限的发展中国家。因此，迫切需要一种疫苗来控制感染的传播。

以前的疫苗策略表现不佳，几乎没有降低感染率，到目前为止，唯一证明长期有效的干预措施是包皮环切术，它将男性感染这种疾病的风险降低了60-80%。

但加州理工学院的科学家大卫·巴尔的摩和他的同事本周在《自然》杂志上发表的一篇论文可能暗示了一种解决这个问题的新方法。他们使用一种自我互补的腺相关病毒8 (scAAV-8)作为载体，将一种名为b-12的抗体的DNA代码运送到实验动物体内，这种抗体具有中和hiv的特性。

这种抗体是几年前发现的，它很特别，因为它有能力使许多不同的HIV病毒株失效，并且可以首先防止感染的发生。

加州理工学院的研究小组将1000亿个scAAV-8载体颗粒注射到实验小鼠的腿部肌肉中。这些动物也被改造成在它们的血液中携带HIV靶向的人类CD4白细胞。

在一周内，在小鼠的血液中检测到高水平的人b-12抗体，并持续表达至少一年，这是实验的持续时间。

然后，研究人员向这些动物注射足够大的HIV病毒，以感染绝大多数未接种疫苗的小鼠，并追踪血液中循环的CD4细胞的数量。

与CD4计数几乎降至零的对照小鼠相比，产生b-12抗体的小鼠对感染表现出完全的保护作用。

结果是惊人的，但不是没有一些残留的皱纹需要熨平。这是一项在老鼠身上进行的研究，所以这个概念还需要在人类身上得到证实。此外，sc-AAV载体的长期耐受性和安全性以及b-12抗体持续高水平表达的效果尚不清楚，也不清楚需要多少病毒载体来保护包括人类在内的大型物种。

然而，研究小组称他们的技术为“VIP”——载体免疫预防——“鉴于VIP在体内已经证明的保护水平，我们相信通过表达现有的人类抗HIV单克隆抗体进行高效预防是可以实现的。”

一种控制血脑屏障完整性的信号已经被发现。血脑屏障是一种保护大脑免受身体其他部分侵害的化学屏障。

在胚胎发育的早期，排列在供应大脑和脊髓的血管上的细胞紧密地连接在一起，建立了一个包围中枢神经系统的屏障，只允许某些东西通过。其他的，包括免疫细胞、抗体、化学物质和许多病原体都被过滤掉了。

但控制血脑屏障形成和运作的因素尚不清楚。现在，来自加拿大的一组科学家已经破解了这个问题，并发现了锁住和打开屏障的分子钥匙。

亚历山大·普拉特和他的同事们已经证明，这一切都取决于一种叫做音刺猬的信号。这是由一种叫做星形胶质细胞的脑细胞产生的，这种细胞与血管中的内皮细胞接触。

该研究小组在《科学》杂志上发表文章称，在超音hedgehog基因存在的情况下，内皮细胞紧密地结合在一起，免疫细胞和蛋白质无法从脑循环中逃脱，血管内壁表达的细胞粘附分子更少，这使得炎症细胞更难附着。

然而，使用一种叫做环巴胺的药物，它可以阻断超音刺猬的作用，逆转所有这些影响。这种药物还使患有多发性硬化症(MS)样疾病的实验动物的病情急剧恶化，这种疾病是由白细胞进入神经系统攻击神经纤维周围的髓鞘引起的。降低血脑屏障的完整性似乎会使更多的炎症细胞涌入神经系统，从而扩大损害。

与这一观察结果一致，对MS患者的大脑样本进行测试显示，在疾病最活跃的区域，超音hedgehog基因的产生水平增加，这表明大脑上调了这种信号，试图抑制炎症。

研究人员说，这些数据“提供了令人信服的证据，表明刺猬通路在血脑屏障水平上具有双重保护作用，并作为一种内源性抗炎系统。”

此外，这些发现开辟了新的治疗途径，可以用来控制免疫细胞进入中枢神经系统，从而降低MS发作的复发率。

新的疟疾药物靶点

莱斯特大学的科学家们发现了一种对抗疟疾的新药。这种疾病每年导致全球近80万人死亡，是由恶性疟原虫侵入红细胞引起的。目前市场上的药物已经开始对它们产生耐药性，这使得科学家们开始寻找杀死寄生虫的新方法。

现在，安德鲁·托宾的研究小组已经确定了寄生虫在血液中生存所需的一组至关重要的蛋白质激酶，这使它们成为阻止入侵的主要目标。

“头球”可能会导致脑损伤

本周在北美放射学会年会上发表的一项研究表明，踢足球时头球过多可能导致严重的脑损伤。

通过扫描32名美国业余足球运动员的大脑，阿尔伯特·爱因斯坦医学院的迈克尔·利普顿发现，在比赛中经常头球的球员大脑中负责记忆和注意力的区域出现异常，导致的变化与创伤性脑损伤或脑震荡患者的变化相似。

立顿确定了在造成重大损害之前每年1000至1500个封头的阈值水平。

手势乌鸦

人们发现乌鸦会用手指和手势来吸引对方的注意，这与人类的方式相似。

在此之前，只有类人猿被认为会用手势来吸引别人的注意力，或者拿着东西给别人拿。但是现在，在对野生渡鸦进行了两年的监测之后，来自马克斯·普朗克鸟类研究所的托马斯·布尼亚和他的同事们发现，这些鸟类用它们的喙来展示或提供诸如树枝和石头之类的物体，以引起异性的兴趣或加强社会关系。

这项研究为包括乌鸦在内的鸦科鸟类与人类进化平行的趋同进化理论提供了进一步的证据。

焊接一根金属管听起来不是很棘手，但是当它在水下1公里的时候呢?工程师尼尔·伍德沃德和克兰菲尔德大学的科学家们一起工作，他正在做这件事，他也将在这个过程中创造一项记录!尼尔，我想这些管道是输送石油和天然气的吧?

尼尔:是的，没错。石油和天然气管道位于不同的深度，在北海有一些位于水深1公里处。

Chris:这些是我们从北海平台回收产出并将其运至岸上的主要管道吗?

尼尔:是的，没错。将石油从油田运回岸上的输油管道。

克里斯:那么这个网络有多广泛呢?

在北海和波罗的海有一个巨大的管道网络，这些管道的深度和大小各不相同，直径可达4到5英尺。

克里斯:那么，到目前为止，如果有人在这些管道中遇到问题，他们会怎么做?这只是一个彻底的退役工作，然后重新铺设一个新的吗?

尼尔-这取决于水深。目前，如果一根管道位于180米深的海水中，我们有潜水员的技术，可以在180米深的海水中修复管道。我们可以使用一些技术来修复管道这也取决于管道的直径。对于较小的管道，我们可以使用机械连接器。如果这是一条超过180米深的大型管道，那么我们现有的潜水员方法就有问题了，然后我们就必须考虑完全远程技术，这是我过去9年来一直在研究的。

克里斯:什么是大型管道，而不是小型管道?

尼尔:目前，我们在30英寸处被切断了，所以在直径超过30英寸和直径高达48英寸的管道之间，我们正在寻找焊接海底管道的地方。

克里斯-天哪!管道内物质的压力和流速是多少?

焊接尼尔-压力测试，可达200bar。主要问题是它们位于潜水员无法到达的深度。我们正在考虑用干法高压焊接来修复这些管道，也就是我们把设备拿下来，把它围在管道周围，排出舱内所有的海水，然后在干燥的环境中焊接。

克里斯:好吧，这并不是——当我们说到水下焊接时——这并不是某种可以在海水中工作的喷枪。这实际上是建立一个完全干燥的环境，比如说，在管道受损的地方或其他地方。

尼尔:是的，没错。这是干式高压焊接，我们知道我们可以在实验室里做。在实验室里，我们用技术来模拟压力环境我们在实验室里模拟了水深2.5公里的压力。在过去的10年里，我们已经做到了这一点，所以我们知道我们可以在实验室中做到这一点，但主要的问题是证明我们可以在海上的真实海底环境中使用已经设计和建造的海底设备。

克里斯-那它到底是怎么工作的呢?为了实现你想要焊接的隔离部分你在管道周围组装了什么?

目前，这是专门设计的设备。它是放置在海床上的设备。它实际上就像一个机器人，一个高度机械化的系统，使用大量的电气和液压系统来关闭管道，让我们排出里面所有的水，使它温暖，使它干燥，所以我们对里面的环境进行除湿，用氩气填充，这样我们就可以开始焊接了。

克里斯-你的机器怎么知道在哪里焊接?换句话说，如果你在管道中有一个裂口或连接点，它如何识别两个边缘，然后在其上焊接，然后如何评估焊接的完整性?

尼尔:我们确实有一个视觉系统，我们开发了摄像系统，在完整性方面，我们一直在做的是在实验室中保持稳健性，这样我们就知道，当我们在焊接时，我们会监控焊接过程，这样我们就知道一个好的焊接是什么样子的，一个好的焊接的痕迹，我们知道一个坏的焊接是什么样子的，因为我们在视觉上和电气上都在焊接。

克里斯-我想测试它的唯一方法就是用之前的东西给管道加压。所以，这是一个很重要的问题因为如果你弄错了，它就会破裂。

尼尔:是的，没错。过去有过一些问题。目前我们所做的是现场试验，所以我们已经在280米和350米的海水中进行了焊接——这是另一种应用远程热敲打应用，我们也应该讨论一下——还有一种修复应用，我们在370米和940米的海水中进行了焊接。我们将这些焊缝恢复到表面并测试了这些焊缝。

克里斯:当你说到这个热攻过程时，你会有一个正在运行的管道，你想把一些供应剪下来带到其他地方吗?

尼尔:是的，没错。在一些应用中，能够使一个场以不同的方式流动是有益的。所以，这是一个现有的基础设施，可能是一个已经铺设的大型管道。它可能已经在那里20或30年了，实际上，从经济上讲，进入管道并取出一个小分支管道来改变该领域的流动特性是有益的。它被称为“热敲击”，因为你实际上是在产品仍在流动时敲击管道。所以当你切断管道时，油田不会关闭。我们在连接现有管道的连接处进行焊接。

克里斯:如果去年英国石油公司在墨西哥湾发生事故的时候，你就有了这项技术，这会对当时的情况产生影响吗?

尼尔-这是一个很重要的问题。它可能会提供一种替代工具和替代过程来评估某些东西是否可以修复……

克里斯-这是来自Isotek石油天然气有限公司的尼尔·伍德沃德，他在克兰菲尔德大学工作。

我们向克兰菲尔德大学....的尼尔·伍德沃德提出了这个问题

对于修复应用，是的，我们使用完全惰性的气氛。管道中不会有任何用于修复的产品，管道内部可能会有塞子，以确保没有风险。对于热攻丝应用，我们只焊接管道的外部，所以我们不焊接管道中间附近的任何地方。

我们向伯恩茅斯大学....的Dave Parham提出了这个问题

戴夫-科学家们正在寻找可以追溯到史前早期的水下居住地。人们在北海进行了大量的工作来寻找这样的栖息地，在怀特岛附近的索伦特也进行了大量的工作。我对那里的中石器时代遗址做了很多研究。

深度的主要问题是，增加的压力将更多的氮气从肺部推入血液和组织中的溶液中……

鲸鱼和其他深海潜水者通常不会受到这一问题的困扰，因为它们适应了在水下停留很长一段时间，只使用体内已有的氧气。另一方面，人类需要使用水肺装备，这意味着我们最终呼吸压缩空气，这些空气必须在压力下输送，以补偿深度增加的环境水压。

因此，潜水员消耗的空气密度的增加意味着更多的氮溶解在血液和组织中。当鲸鱼浮出水面时，它通常动作缓慢，给了大量的时间来重新平衡和重新分配溶解的氮。

另一方面，呼吸正常空气的水肺潜水员，相对较快地浮出水面，也携带了更大的溶解氮负荷。如果深度超过一定深度，就不可避免地会发生弯曲，除非在铺地过程中采取减压措施。此外，在更高的压力下，溶解的气体也会起到麻醉剂的作用，导致氮麻醉，这就是为什么潜水员在深海中使用氦氧混合物的原因。

氦气的另一个好处是它的密度比氮气低得多，所以即使在压力下，气体对气道的阻力也会减少。然而，最终到达一个深度——也就是压力——呼吸就会变得非常困难，这就是人类潜水努力的极限。

但是自由潜水者——不使用任何补充空气——可以潜得很深，只是时间不长。所以，如果我们像鲸鱼一样，适应一次屏住呼吸几个小时，我们就可以像它们一样潜水。不幸的是，我们的生物化学不能做到这一点!