环球科学：猪肾脏首次被成功移植到脑死亡的人体内，已正常工作77小时

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　　· 医学 ·

　　首次成功将猪肾脏移植到脑死亡的人体内

　　肾衰竭（Kidney failure）是一种终末期的肾脏疾病，此时肾脏的功能会低于其正常水平的15%。由于透析会严重影响患者的生活质量，肾移植一直是治疗肾衰竭的理想方式。但肾脏供体一直处于短缺状态，移植需等待时间约为5-10年。近日，据一篇发表于《美国移植杂志》的文章，阿拉巴马大学伯明翰分校的科学家首次成功将基因编辑猪的肾脏成功移植给一名脑死亡的人类接受者。

　　研究使用的供体猪的10个关键基因经过了基因编辑，其肾脏的功能更适合人体，且植入人体后引发的免疫排斥反应更轻微。研究人员首先对异种供体和接受者进行交叉配型测试。经配对后，研究人员将肾脏移植入脑死亡接受者的肾脏对应的解剖位置，与肾动脉、肾静脉和输尿管相连接。移植后，他们为患者进行了常规的免疫抑制治疗。目前，肾脏已在患者体内正常工作77小时。该研究按照1期临床试验标准进行，完全按人类供体器官的移植标准实施。研究显示，异种移植的发展在未来或可缓解世界范围器官供应压力。

　　· 物理学 ·

　　同济大学实现2米距离隔空充电

　　在无线传能技术中，非辐射无线传能（即电磁感应充电）可以高效传输能量，但有效传输距离被限制在收发器尺寸的几倍之内；而辐射无线传能（如无线电、激光）虽然可以远距离传输能量，但需要复杂的控制机制来跟踪移动的能量接收器。

　　近日，同济大学电子与信息工程学院的研究团队通过理论和实验证明，共振波束传能（RBC）可以同时实现远距离和高效率的能量传递，传输距离可达收发器尺寸的数百倍。研究者利用回复反射器元件，实现了2米距离和6°范围内任意移动下5瓦光能和500毫瓦电能的隔空传输。该技术解决了现有辐射无线传能技术的移动性难题，不仅可以在室内为手机、智能眼镜等移动终端远程供电，还可以在室外为摄像头、无人机等设备移动供电。该研究发表于IEEE Internet of Things Journal。（中国科学报）

　　· 化学 ·

　　能破解所有材料晶体结构的新技术

　　解析材料的晶体结构，即内部原子的有序排列对了解其物理化学性质十分重要。目前的技术，例如X射线衍射技术，往往只能更好地测量完美的晶体。但事实上，大多数材料是多晶，它们含有多个晶粒，因此会产生混杂在一起的多种信号，而难以测量材料的晶体结构。不过，近日一项《自然》上的研究开发出的小原子串行飞秒激光晶体（small-molecule serial femtosecond crystallography，smSFX）技术解决了这一难题。

　　相较旧技术一次性对上百万个晶粒进行测量，smSFX利用高能X射线连续、快速地照射单个晶粒并产生衍射，故能够以更高的精度测量小晶体结构。科学家利用smSFX对粉末状的杂化硫属化物（hybrid chalcogenolate）进行了测量，根据衍射信号计算出了晶格结构，并发现其与理论预测的结构不符。理论上，smSFX能够被用于测量所有难以生长出完美晶体的材料，具有极大的应用潜力。

　　· 物理学 ·

　　计算机模拟“最小细胞”

　　研究团队与“最小细胞”模型的合影（图片来源：L. Brian Stauffer）

　　细胞作为生命的基本单位，内部却包含着多种细胞器和分子，并进行着各种化学反应，其复杂度为计算机模拟带来了困难。为此，一项《细胞》上的研究针对最简单的活细胞——支原体，剔除了细胞中大部分基因，只留下支持DNA复制、生长、分裂等基本生命功能的精简版基因组，首次在计算机上模拟了这个“最小细胞”的三维结构和功能。

　　科学家首先在原子尺度上构建出了最小细胞的三维模型，包括上千个细胞部件的精确位置和结构，再模拟了其完整生命周期内的细胞内变化，包括分子的扩散、发生的化学反应及所需能量等。同时，该模型还能预测当基因组、外部环境等内外条件改变时细胞的响应。研究中，科学家通过该模型计算出了信使RNA的生命周期，以及细胞膜结构与细胞体积的关系。这一模型将有助于我们更深地了解细胞生物学。

　　· 医学 ·

　　宇航员长时间待在太空或较易贫血

　　宇航员进入太空后，会患上太空贫血症（space anemia），此前的研究认为随着他们逐渐适应太空生活，这种情况会有所改善。但据一项发表于《自然·医学》的新研究，在地球上，人体内每秒钟新产生和损伤的红细胞均为200万个，而在太空中生活会导致人体损伤的红细胞数增加50%，可能会引发贫血。

　　研究人员采集了14位宇航员离开地球前、在国际空间站待6个月期间以及回地球后的血液样品，分析了他们全身的情况。他们发现，相比于在地球生活，宇航员在国际空间站时，细胞损伤的数量会增加到近300万个，损伤增加54%。其中有5个宇航员在返回地球后，血液中的血红蛋白数会低到无法给身体的一些组织提供足够的氧气。研究还发现，在返回地球3~4个月后，这种影响还在持续——相比于去太空之前，宇航员体内的红细胞损伤量会增加30%。贫血会导致疲劳、虚弱和头晕，可能会对宇航员造成危险，而改善宇航员的饮食等多种情况或能缓解这种症状。

　　· 天文学 ·

　　分析黑洞内视界上的电流

　　一个黑洞如果带电或旋转，它的内部就会产生一个性质类似于事件视界（即黑洞的外缘）的表面，这被称为黑洞的内视界。由于量子效应，黑洞内视界上可能产生电流。以往的研究中，科学家认为这种电流主要产生自黑洞内部自发产生的带相反电荷的粒子，这将使内视界以内的黑洞区域发生放电。近期发表于《物理评论快报》的一项研究从理论上检验了这个看法。

　　研究人员分析了带电黑洞内视界附近的带电标量场引起的真空极化，导出了内视界上电流的公式。他们发现，内视界电流可以是由带正电的粒子贡献的，也可以是由带负的粒子贡献的，这取决于时空和量子场的参数；参数接近最大允许值的黑洞倾向于减小内视界，这确保了它携带的电荷不会超过最大允许值；在某些情况下，内视界以内区域的电荷可以通过量子效应增加。这些分析结果超出了研究人员的预期，他们表示下一步将用类似的方法分析旋转的黑洞，测试量子效应是否会增加黑洞内视界附近的角动量。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间1月21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341 893 823例，死亡病例5 573 134例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，1月20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73例。其中境外输入病例50例（上海28例，广东10例，山东6例，北京2例，福建2例，河南1例，广西1例），含2例由无症状感染者转为确诊病例（河南1例，广东1例）；本土病例23例（天津8例，均在津南区；北京5例，其中房山区3例、丰台区2例；广东4例，均在珠海市；河南3例，均在安阳市；陕西3例，均在西安市）。无新增死亡病例。新增疑似病例1例，为境外输入病例（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31例，其中境外输入29例，本土2例（均在云南西双版纳傣族自治州）；当日转为确诊病例2例（均为境外输入）；当日解除医学观察19例（境外输入17例）；尚在医学观察的无症状感染者765例（境外输入720例）。

　　截至2022年1月19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295184.6万剂次。

　　文：二七、clefable、白德凡、马一瑗、韩佳桐