环球科学：缺镁的人抗癌能力或更差；硅量子计算准确率达99%，或推动硅基量子器件问世

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　　· 医学 ·

　　镁可以帮助免疫细胞抗癌

　　T细胞（蓝色）通过LFA-1形成免疫突触，攻击肿瘤细胞（白色）。图片来源：J. Loetscher et al., Cell （2022）

　　此前有研究发现，缺镁会导致小鼠体内的肿瘤生长加快、抗病毒能力降低，提示镁可能对免疫系统执行正常的功能非常重要，但其中的机制尚不明确。一项最新的研究发现，镁可以保障杀伤性T细胞高效地执行功能，清除异常细胞。

　　研究人员发现，镁可以和T细胞表面一种叫做LFA-1的蛋白质结合，激活LFA-1，从而增强钙离子内流、信号转导等反应，进而增强T细胞的免疫功能。当肿瘤微环境内局部的镁含量增加时，T细胞针对癌细胞的免疫应答相应增强。通过分析癌症患者的数据，研究人员还发现那些血清镁含量较低的患者，接受免疫疗法后的效果更差，癌症发展更快、总体生存期更短。相关研究已发表于《细胞》杂志，或可为开发肿瘤疗法提供启示。研究人员还表示，他们计划进一步研究规律地摄入镁是否会影响患上癌症的风险。

　　· 量子计算 ·

　　硅量子计算的准确率达到99%

　　近日《自然》杂志上发表的三项研究，各自独立地实现了基于硅的稳健可靠的量子计算。三项研究中量子计算的准确率都达到99%以上，这为建造与当前半导体制造技术兼容的硅基量子器件铺平了道路。

　　来自澳大利亚新南威尔士大学的团队，通过离子注入在硅中引入由一个电子和两个磷原子组成三量子比特系统，实现了99.95%的单量子比特保真度，和99.37%的双量子比特保真度。来自荷兰代尔夫特理工大学的团队，利用硅和硅锗合金（Si/SiGe）堆栈中形成的量子点中的电子自旋，实现了99.87%的单量子比特保真度和99.65%的双量子比特保真度。来自日本理化学研究所的团队，同样在Si/SiGe材料中实现了量子计算，单量子比特保真度达到99.8%，双量子比特保真度达到99.5%。

　　· 材料科学 ·

　　通过声音判断石墨烯的质量

　　在激光诱导下制备石墨烯。图片来源：Brandon Martin/Rice University

　　近日，在一项发表于《先进功能材料》的研究中，研究人员在激光诱导下制备石墨烯时，听到了不同寻常的声音，并通过分析这些声音判断石墨烯的结构和质量。激光诱导石墨烯（LIG）技术通过加热片状的聚合物原料到2500摄氏度，只留下原料中的碳原子，从而得到互相连接的石墨烯片。

　　在利用LIG技术制备石墨烯时，研究人员发现在不同的反应过程中，会听到不同的声音。他们还利用一种叫做快速傅里叶变换的数学手段，把收集到的声波信号转换为能用于算法分析的数学信息，从而通过数学计算的方式，分析每一次产物的类型和纯度。研究人员认为在LIG制备过程中，激光有可能会被原料吸收、反射和散射，或者被转化为其他不同类型的能量，而声音能提供有关这些过程的信息，从而获得关于石墨烯的结构和形貌等信息，这有利于在合成过程中实时监测材料的质量。

　　· 物理学 ·

　　可用于验证广义相对论的超稳定激光束

　　研究团队将激光束水平射出，打到1.2千米外的反射器（reflector）上，再反射到发射器旁的收发器（transceiver）中，湍流造成的影响相当于2.4千米的大气。图片来源：D. Gozzard/UWA

　　科学家一直在寻找违反广义相对论的现象，想以此为突破建立量子引力理论。按广义相对论的预测，由于引力场的效应，地面上的原子钟应该比太空中的原子钟更慢。为了对比卫星上和地面上原子钟的时间，科学家需要用激光连接两者。但大气湍流影响了激光的稳定性，对实验造成了干扰。

　　近日，一个西澳大学的研究团队在《物理评论快报》上发表论文，他们在地面上构建了2.4千米长的超稳定激光连接。在5分钟的实验时间里，激光束稳定水平达到了6/10??，比先前最好的成果稳定100倍，是原子钟稳定性的1000倍。研究团队表示，海平面上2.4千米长大气的湍流影响，已经和从地面到卫星的大气湍流影响相当，因为地面大气更稠密，湍流效应更明显。除检验广义相对论外，此技术未来还能用于构建太空原子钟网络，检测地球引力异常事件。

　　· 动物学 ·

　　微型甲虫快速飞行之谜

　　翅膀有毛的微型甲虫。图片来源：Modified from Farisenkov et al.

　　昆虫的飞行速度一般取决于体型，由于体型小的昆虫飞行时受空气粘滞摩擦力的影响更大，因此通常昆虫越大，飞得越快。而且通常情况下，体型的影响大于昆虫飞行能力的影响，但一些微型甲虫似乎推翻了这一规律。昨日，一项发表于《自然》的研究发现，地球上最小的昆虫——一种缨甲（Paratuposa placentis）具有卓越的飞行能力，尽管体型不到半毫米（395微米），但它们的飞行速度能与体型是其3倍的甲虫比肩。

　　研究人员用3D技术重建了这种缨甲的翅膀结构和飞行模式，发现它们不仅拥有比同等大小的膜翅更轻的缨翅，这种翅膀还具有独特的移动方式：两次动力半程拍击翅膀，产生很大的向上的力，并随后通过两次较慢的拍击，产生较小的向下的力，这种振翅循环能增加翅膀拍击的振幅。它们的鞘翅（硬化的前翅）还能起到“刹车”的作用，以阻止过度振荡。这些发现对于增进我们对微观尺度上飞行演化的理解十分重要。

　　· 农学 ·

　　中国科学家完成“六谷”之一菰米首个染色体水平基因组组装

　　中国菰（Zizania latifolia）原产于我国，属于禾本科稻族菰属，其果实菰米在我国古代是重要的“六谷”之一。中国菰具有籽粒蛋白质含量高、抗稻瘟病等优良性状，但由于未经过人工驯化，其种子成熟过程中极易脱离母体形成落粒，导致收获指数和产量严重降低。由于缺乏高质量基因组，中国菰的遗传学及其落粒性基因研究较为落后。近日，国内多家科研单位联合，首次完成中国菰染色体水平的基因组组装，并鉴定到中国菰落粒性相关基因。相关成果已于近日发表于《通讯·生物学》。

　　研究团队运用第三代Nanopore、二代Illumina和高通量染色体捕获技术，进行全基因组测序与组装，获得中国菰基因组全长547.38Mb，其中含有38 852个基因。这一基因组序列被定位到17条染色体上，挂载率高达99.63%。研究团队还将中国菰基因组与水稻落粒性基因进行共线性分析，鉴定出与中国菰落粒性相关的基因，并分析了这些基因在离层形成和降解过程中的表达特性。该研究为中国菰落粒性基因编辑提供了候选靶点，有助于加速中国菰落粒性的定向驯化改良。（中国科学报）

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间1月20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337 112 379例，死亡病例5 563 776例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，1月19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66例。其中境外输入病例23例（上海14例，浙江3例，广东3例，云南2例，北京1例），含3例由无症状感染者转为确诊病例（均在浙江）；本土病例43例（河南24例，其中安阳市19例、许昌市4例、郑州市1例；天津14例，均在津南区；北京3例，其中丰台区2例、朝阳区1例；广东2例，均在珠海市），含7例由无症状感染者转为确诊病例（天津6例，北京1例）。无新增死亡病例。新增疑似病例3例，均为境外输入病例（均在上海）。

　　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28例，其中境外输入26例，本土2例（均在广东珠海市）；当日转为确诊病例10例（境外输入3例）；当日解除医学观察30例（均为境外输入）；尚在医学观察的无症状感染者755例（境外输入710例）。

　　截至2022年1月18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294713.6万剂次。

　　文：十米、白德凡、王怡博、王昱