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环球科学:别再数每天八杯水了,这项公式可以帮你计算身体的用水量

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
  · 动物行为学 ·

  感染弓形虫的狼更可能成为狼群首领

  某狼群成员路过一跟踪摄像机。这段视频展示了狼的行为在个体间的差异。(视频来源:黄石公园美洲狮项目)

  近日发表于《通讯·生物学》(Communications Biology)的一项研究发现,美国黄石公园里感染了弓形虫(Toxoplasma gondii)的狼,成为狼群领袖的可能性是未感染狼的46倍以上。这些发现首次展示了寄生虫感染如何影响狼的决策和行为。

  研究者分析了26年(1995-2020)间狼群的行为和分布数据,以及229头狼血样中的弓形虫抗体,在雌性和雄性中都确定了寄生虫感染和高风险行为之间的关联。相比未感染的狼,弓形虫阳性的狼从狼群中分散的可能性高11倍,成为狼群领袖的可能性高46倍。雄性在感染寄生虫后6个月里离开狼群的可能性达到50%,而未感染者的离开时间约为21个月后。

  此前已有研究发现,弓形虫感染和鬣狗中胆大冒失行为的增加、大鼠睾酮产生增加相关。研究者推测,有类似机制驱动着在寄生虫检测阳性的狼身上观察到的冒险行为。

  · 健康 ·

  影响人体水周转率的因素

  研究得到的水周转率计算公式。需要提醒的是,除直接喝水外,人体进食、呼吸等过程也能摄入大量水分,因此计算出的水周转率并非每日需要饮用的水量。(图片来源:原论文)

  人体每天都在不断摄入和排出水分,其中人体每天使用的水可以用水周转率(water turnover)表示。近日,《科学》(Science)发表了迄今规模最大的双标水法测量人体水周转率的研究。该研究的被试超过5600人,分别来自26个国家,年龄覆盖了8岁至96岁。

  研究发现,不同个体在不同的人生阶段的水周转率存在很大差异,从每天1升到6升不等,也存在少数异常个体,每天消耗的水高达10升。研究者进一步分析了可能影响水周转率的因素后发现,体力活动水平(PAL,总能量消耗/基础能量消耗)及是否是运动员影响最大,其次是性别、人类发展指数(HDI,综合反映国家预期生存年龄、教育和经济状况的指标)和年龄。例如,在所有其他条件相同的情况下,男性和女性的水周转率相差约0.5升,人体能量消耗增加一倍会使水周转率增加约1升。研究人员据此开发了一个计算人体水周转率的方程,并希望该研究有助于更准确地估计人群的水分摄入需求。

  · 物理学 ·

  首次证明纠缠电子对自旋之间存在负相关性

  电子只会成对离开超导体,并且二者的自旋相反(箭头向上或向下,对应红色或蓝色),如果自旋滤光器设置为平行自旋通过,那么只有自旋向下(蓝色)或自旋向上(红色)的电子可以通过。(图片来源:Department of Physics, University of Basel, Scixel)

  超导体中的电子并不是单个进行运动,而是配对成为库珀对(Cooper pairs),且二者自旋相反,这在理论上被广泛认可。但这种自旋间的相关性一直未能在实验上得到验证。最近,发表在《自然》(Nature)上的一篇文章显示,科学家首次在实验上验证了超导体中电子总是成对出现,并检测到电子对自旋之间的负相关性。

  多年来,科学家已经能从超导体中提取电子对,并通过量子点——两个并联的纳米电子结构在空间上分离这两个电子,这是因为每个量子点只允许单个电子通过。而在这项研究中,科学家将纳米磁铁与量子点结合,制成了自旋滤光器。由于自旋决定了电子的磁矩,纳米磁铁在量子点中产生的可调磁场使得只有特定自旋的电子能通过它。结果表明,自旋向上的电子通过其中一个量子点,那么自旋向下的电子就会通过另一个量子点,反之亦然;而如果两个量子点都设置为通过相同的自旋,那么只有单个电子会通过一个量子点。这项研究展示了在纳米级电子设备中进行自旋相关性实验的新途径。

  · 生物学 ·

  病毒也拥有CRISPR基因编辑系统

  在细菌和古菌中,存在一套CRISPR基因编辑系统,它由特殊的CRISPR序列、Cas蛋白和RNA组成,能够捕获入侵病毒的基因组片段,并将序列存储在自己基因组中,再次遇到同样的病毒时,就可以识别并切割相应的DNA。这一系统也被科学家改造为高效的基因编辑工具。

  在近日发表于《细胞》(Cell)的一项研究中,研究者发现自然界中的一些病毒也拥有CRISPR系统。目前已经发现6000多种病毒拥有该系统,且涵盖了目前已知的全部6种CRISPR-Cas类型。相比一般的CRISPR-Cas结构,病毒中的这些CRISPR系统显现出广泛的变化,例如噬菌体中的CRISPR系统用来切割DNA的Cas酶非常小,更容易被送入细胞。研究者推测,由于多种病毒可能同时攻击同一种细菌,从细菌宿主那里“偷”来CRISPR系统的噬菌体可以摧毁竞争对手,获得生存优势。

  · 新技术 ·

  能主动促进伤口愈合的无线智能绷带

  无线智能绷带示意图。(图片来源:Jian-Cheng Lai, Bao Research Group/Stanford University)

  糖尿病溃疡、烧伤等慢性伤口很难愈合,往往会给病人带来极大的痛苦。近日,一篇发表在《自然·生物技术》(Nature biotechnology)的文章显示,研究人员开发了一种无线智能绷带,能够减少瘢痕形成、促进伤口愈合,同时监测伤口的愈合进展。

  智能绷带由电子层和水凝胶层组成。电子层仅厚100微米,由天线、微控制器、电刺激器、生物传感器等组成,它被安装在具有粘性、加热即可剥离的水凝胶层上。生物传感器能够通过皮肤的导电性和温度变化来监测伤口的愈合和感染情况。当监测到伤口愈合较慢时,智能绷带就会通过电刺激促进细胞抗炎和生长基因的激活,并促使更多抗炎巨噬细胞向伤口迁移,从而促进伤口的愈合。这项研究提供了一种新型的自动化治疗方式,虽然目前距离投入实际使用仍有很多障碍,但研究人员认为它能为慢性伤口病人和医护带来很多便利。

  · 新技术 ·

  能像鸟一样急转弯避障的有翼无人机

  这段视频展示了蓝色的有翼无人机进行急转、平稳飞行和低空掠过的飞行行为。视频来源:Enrico Ajanic

  相比常见的多旋翼驱动的无人机,有翼的无人机在空气动力学和能量上都更高效,但它在转弯时需要更大空间,导致它们在密集环境如城市中的应用受到限制。近期,发表在《自然·通讯工程》(Nature communications engineering)上的一篇论文显示,研究人员开发了一个像鸟一样的有翼无人机,它可以在密集的城市和森林环境中进行急转弯避障。

  这个无人机由纤维强化塑料制成,最大翼展1.5米,重711克。它有两个机翼、一个尾部,外观类鸟类,且拥有人造羽毛,可以收拢和倾侧。研究人员进行了风洞和飞行测试,评估机翼和机尾运动对无人机可滚转速度和所需转弯区域的影响。他们发现,比起机翼同角度倾侧、但一侧延展一侧收拢时,以不同角度倾侧各机翼时,无人机滚转速度可以快至4倍多。通过将机翼和机尾朝外伸展,无人机可以以4.9米的半径转弯,相比之下,机翼机尾收拢时的转弯半径为12.1米。这款无人机能够急转,能在密集环境中飞行。研究人员表示,这项研究有助于开发在开放和密集环境中都能够进行长距离飞行的新型有翼无人机。

  · 新冠疫情 ·

  据国家卫健委官方数据,11月24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3103例。其中境外输入病例62例(广东23例,福建10例,上海9例,北京8例,陕西4例,山东2例,重庆2例,内蒙古1例,江苏1例,四川1例,云南1例),含2例由无症状感染者转为确诊病例(北京1例,福建1例);本土病例3041例(广东892例,北京424例,河北329例,重庆258例,山西208例,河南140例,四川123例,黑龙江108例,山东88例,内蒙古85例,浙江51例,云南47例,贵州42例,福建41例,江苏32例,陕西30例,湖南29例,辽宁24例,新疆20例,湖北12例,上海9例,江西9例,青海9例,吉林8例,甘肃6例,安徽5例,海南5例,天津3例,广西2例,西藏2例),含708例由无症状感染者转为确诊病例(广东497例,重庆122例,浙江19例,四川15例,湖南8例,山东7例,北京6例,黑龙江6例,甘肃6例,云南4例,山西3例,青海3例,江苏2例,福建2例,河南2例,河北1例,内蒙古1例,广西1例,海南1例,贵州1例,陕西1例)。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29840例,其中境外输入186例,本土29654例(广东7584例,重庆6242例,河北3046例,北京1436例,四川1187例,新疆957例,甘肃870例,陕西793例,青海729例,山东726例,山西724例,河南719例,吉林570例,湖北559例,内蒙古545例,天津418例,辽宁394例,江苏317例,云南302例,黑龙江288例,广西259例,宁夏241例,安徽152例,湖南139例,浙江133例,贵州109例,上海77例,江西60例,福建35例,海南28例,西藏12例,兵团3例)。

  截至2022年11月23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344284.0万剂次。

  撰文:安君、马一瑗、不周、二七

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