环球科学：史上最大、最详细的宇宙模拟出炉

lameihua

　　· 天文学 ·

　　有史以来最大、最详细的宇宙模拟

　　Uchuu模拟中，不同尺度下的暗物质分布（图片来源：原论文）

　　最近的一项研究中，研究人员通过大量数据计算构建了一个完整可下载的虚拟宇宙，是有史以来最大、最详细的模拟宇宙。通过调整模拟的不同方面，能观察到暗物质和暗能量如何在我们的宇宙中发挥作用。目前，相关论文已经发表在《英国皇家天文学会月刊》上。

　　该模拟宇宙（Uchuu）包含2.1万亿个“粒子”，横跨96亿光年的空间，建立了超过130亿年的宇宙演变模型。暗物质是星系形成的主要驱动力，而Uchuu的精度足够高，能够让研究小组识别出从星系群到单个星系暗物质光环的所有细节。该模拟需要巨大的数据计算和存储能力，研究团队使用了超4万个计算机内核和2000万个计算机时，产生了超过3PB的数据，并可用高密度压缩技术将数据存储在单块硬盘中，可供线上访问。Uchuu模拟将在数据挖掘、天文学研究中发挥关键作用。

　　· 新冠病毒 ·

　　新冠病毒可导致细胞衰老并引发严重症状

　　感染新冠病毒后，患者体内可能产生细胞因子风暴、引起过度的免疫反应，从而导致器官衰竭等重度症状，这一免疫风暴往往比病毒感染本身更为致命。而另一方面，体内衰老的细胞也会释放细胞因子，促使炎症反应发生。近日，一项发表于《自然》的研究将二者联系在了一起：新冠病毒会导致被感染的细胞衰老，并引发后续的反应。

　　研究人员发现，新冠肺炎患者的呼吸道黏膜细胞中出现了衰老的标志物，而其血清中与衰老相关的分泌物（包括促炎性细胞因子、胞外基质活性因子、促凝介质等）水平也出现升高。而体外实验表明，从被新冠病毒感染后的细胞的培养环境中提取的成分，可以引发巨噬细胞激活、血小板激活、凝血反应等新冠肺炎相关症状。此外，在仓鼠和小鼠中，抗衰老药物可以部分清除由病毒感染导致衰老的细胞、缓解新冠病毒感染后的分泌物引发的肺部疾病，并减轻炎症。这项研究表明，感染后的细胞衰老是新冠病毒引发细胞因子风暴和器官衰竭的原因，而抗细胞衰老药物或可以成为治疗新冠肺炎或其他病毒感染疾病的新工具。

　　· 核能 ·

　　我国核废料处理能力获重大突破

　　玻璃固化浇注（图片来源：国家原子能机构）

　　9月11日，我国首座高水平放射性废液玻璃固化设施在四川广元正式投运。这标志着我国已经实现高放射性（高放）废液处理能力零的突破，成为世界上少数几个具备高放废液玻璃固化技术的国家，对我国核工业安全绿色发展具有里程碑意义。

　　放射性废物处理是核能安全利用的最后一环，其中难度最大、技术含量最高的是高放废液处理。放射性废液玻璃固化，是在1100度或更高温度下，将放射性废液和玻璃原料进行混合熔解，冷却后形成玻璃体。由于玻璃体浸出率低、强度高，能够有效包容放射性物质并形成稳定形态，是目前国际上最先进的废液处理方式。国家原子能机构表示，固化设施投运后，预计每年可安全处理数百立方米高放废液，处理产生的玻璃体将被深埋于地下数百米深的处置库，达到放射性物质与生物圈隔离的目标，实现彻底安全，为核能利用提供坚实保障。（中国青年报）

　　· 细胞生物学 ·

　　构造人工线粒体

　　细胞中很多复杂的生化反应都发生细胞器内，其中的多种酶能与底物发生反应，合成生物大分子或产生能量等。在一项发表于《自然·催化》的新研究中，科学家基于细胞外泌体（细胞间用于传递信号的小囊泡）制造出了人工线粒体。

　　他们利用儿茶酚修饰2个外泌体的表面，一个外泌体含有葡萄糖氧化酶（GOx）和ATP合成酶，一个含有辣根过氧化物酶（HRP）和bo3氧化酶，通过利用儿茶酚与铁离子的螯合反应，让2个外泌体互相靠近并融合。他们发现外泌体融合后，这些酶在同一个、有限的空间内触发预期的级联反应，能形成一个利用葡萄糖等物质产生ATP的纳米反应器，也就是人工线粒体。这种人工线粒体可以通过胞吞作用进入活的人类乳腺细胞，并连续工作数小时，提供ATP。它们还能进入受损组织或缺氧环境中，为细胞提供必要的ATP，减少缺氧带来的损伤。类似的人造细胞器在再生医学领域或具有极大的应用潜力。

　　· 环境 ·

　　肉类生产的温室气体排放量是植物性食品生产的2倍

　　农业生产是温室气体排放的主要来源，但是其对全球温室气体排放的影响一直没有得到准确的评估。在昨日发表于《自然·食品》的一项研究中，研究人员通过建立统一的数据模型框架，分析了2010年前后，来自200余个国家和地区，总计171种作物和16种动物性产品的数据，涵盖了农业机械的使用、肥料喷洒、动物饲养、产品运输等多个生产环节。

　　研究结果显示，全球的食品生产体系每年产生173亿吨温室气体，占全球总排放量的35%。其中，57%来自动物性食品（包括牲畜饲料）的生产，29%来自植物性食品的生产，14%来自其他应用。水稻和牛肉分别是影响最大的植物性和动物性基础产品，分别占食品生产温室气体排放量的12%和25%。南亚、东南亚和南美是食品生产过程温室气体排放量最大的地区。论文作者表示，希望政策制定者参考这项研究，思考如何控制食品生产环节的温室气体排放。

　　· 动物学 ·

　　小牛可以学会上厕所

　　实验过程（视频来源：FBN）

　　我们通常认为小牛不能控制排便或排尿，它们会在养殖场上随地大小便，这些排泄物会渗入土壤里，污染当地的土壤和水源，并被微生物分解为一氧化二氮温室气体。而近日一项发表于《当代生物学》的研究表示，小牛相当聪明，可以学习控制排尿或排便。

　　研究者鼓励小牛在厕所里排便或排尿，那些在厕所如厕的小牛会得到相应的奖励。小牛还学习把不愉快的感受与在厕所外排尿联系在一起。研究初期，研究者给它们戴上了入耳式耳机，当它们在厕所外排尿时，就会听到难听的声音。到研究后半段，向它们撒一点水就足以让它们明白研究者的意图——希望它们去厕所排尿。最终在经过几周的学习后，其中11只小牛（一共16只）学会了在厕所里排尿或排便。该研究结果或可以用于大型的养殖场中。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间9月14日10时，据约翰·霍普金斯大学最新统计，全球累计新冠确诊病例225 213 795例，死亡病例4 638 244例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，9月13日0—24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例92例。其中境外输入病例33例（云南14例，广东8例，上海6例，四川2例，北京1例，福建1例，山东1例），含5例由无症状感染者转为确诊病例（广东3例，福建1例，四川1例）；本土病例59例（均在福建，其中厦门市32例、莆田市24例、泉州市3例），含12例由无症状感染者转为确诊病例（均在福建）。无新增死亡病例。无新增疑似病例。

　　31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者20例，其中境外输入19例，本土1例（在福建莆田市）；当日转为确诊病例17例（境外输入5例）；当日解除医学观察13例（境外输入11例）；尚在医学观察的无症状感染者401例（境外输入362例）。

　　截至2021年9月12日，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗214812.0万剂次。

　　文：张楚、马一瑗、谢汝雨、郑昱虹、白德凡、李诗源