环球科学：用阳光为细胞“充电”，竟能延长寿命30%

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　　· 细胞生物学 ·

　　用光能为细胞“充电”，延长寿命30%

　　线粒体能够利用葡萄糖生成三磷酸腺苷（ATP），为细胞内的许多关键功能提供能量。在合成ATP时，线粒体会将电化学势能储存在线粒体内膜上，当内膜两侧的质子浓度不对称，就会形成线粒体膜电位。已有研究显示，膜电位会随着年龄的增长而下降，这个过程可能在神经退行性疾病等疾病中发挥了作用。近日，在一项发表于《自然·衰老》（Nature Aging）的研究中，研究者利用经过基因编辑的线粒体，将光能转化为细胞可以使用的化学能，并延长了线虫的寿命。

　　研究者使用了常见的模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），并对其进行了基因改造，使其表达来自真菌的光激活质子泵。当线虫受到光照时，质子泵可以让离子跨过膜，利用光能为线粒体“充电”。结果显示，这种改造提升了膜电位，并能促进ATP合成，而经过改造的线虫寿命增加了30%~40%。研究者表示，这相当于为线粒体“发电厂”增加了一块“太阳能电池板”，未来希望进一步对啮齿动物和人体细胞进行研究，从而为人类疾病与衰老过程提供信息。

　　· 天文学 ·

　　我国首部关于暗夜星空保护地方性法规正式在青海冷湖实施

　　冷湖镇赛什腾山上的星空（图片来源：冷湖工业园管委会）

　　据青海日报报道，1月1日起，我国首部关于暗夜星空保护地方性法规《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》正式实施。条例共22条，主要包括立法目的和依据、区域划定、适用范围、设施管理、部门职责、法律责任、罚则等内容。

　　冷湖天文观测基地位于青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域，平均海拔约4000米。多年监测结果显示，冷湖赛什腾山区域的视宁度、晴夜时间等光学天文观测所需的关键监测数据表现优越，可比肩国际一流大型天文台所在地。2017年，为配合赛什腾天文台选址，冷湖地方政府研究决定将全域1.78万平方公里纳入暗夜星空保护区。条例将冷湖天文观测环境区域向外50公里内的区域确定为暗夜保护核心区，将暗夜保护核心区边界向外50公里的区域确定为暗夜保护缓冲区。同时，严格规定了暗夜保护核心区内的光源种类和亮度，及所有户外固定夜间照明设施的照射方向。条例将有力助推和保障国家天文观测事业的发展，探索海西州产业转型升级和高质量发展的新路径。以星空资源为导向的地方特色经济发展可以与冷湖天文观测基地的科学研究形成良性互动，既有利于台址区域的暗夜星空环境保护，也可以推动特色经济发展。

　　· 医学 ·

　　倒班工作会导致全因痴呆风险增加30%

　　既往观察性研究发现，倒班工作可通过影响睡眠时间、生物钟节律等机制，增加代谢紊乱、癌症和心血管疾病的发病风险。然而，倒班工作与痴呆发病是否相关并无一致结论。近日，中山大学孙逸仙纪念医院神经科教授唐亚梅团队研究发现，倒班工作与非倒班工作相比，全因痴呆的风险增加30%，并且这种关系没有因遗传易感性而改变。这项研究发表于《BMC 医学》（BMC Medicine）。

　　该研究为一项前瞻性队列研究，自2006年至2010年间招募社区人员，选择基线时处于工作状态且无认知障碍或痴呆的研究对象纳入研究。根据基线时自我报告的工作倒班情况，分为非倒班工作组和倒班工作组。平均随访时间12.4年，主要结局是全因痴呆，次要结局是痴呆亚型包括阿尔茨海默病、血管性痴呆和其他类型的痴呆。结果表明，倒班工作与非倒班工作相比，全因痴呆的风险增加30%。倒班工作与痴呆遗传易感性之间没有显著的交互作用。这项研究具有重要的公共卫生学意义，提示未来应该制定相关职业健康管理政策，以改善倒班工人的长期健康和生活质量。

　　· 新材料 ·

　　回收复杂废液中的痕量黄金

　　黄金广泛应用于许多领域，尤其随着电子产品更新迭代速度加快，黄金的需求量不断增加。因此，许多研究者希望能开发出从废弃物中高效回收黄金的方法。

　　近日，暨南大学化学与材料学院的研究者首次报道了通过碳碳双键连接的金属有机框架（MOF）材料，该材料被命名为暨南材料（JNM）。研究者以JNM作为吸附剂，详细研究了材料对于水溶液中[AuCl4]-的吸附性能。结果显示，随着金离子初始浓度的增高，JNM对于金的吸附量也增大，在1000 ppm时JNM-100-AO对金的最大吸附量达到954 mg/g，超过了大多数已经报道的MOF材料。同时，JNM也表现出了良好的循环吸附性能，在高浓度干扰离子的存在下，也能对金离子保持高选择性吸附移除。相关研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。（中国科学报）

　　· 公共卫生 ·

　　40年后美国患有2型糖尿病的青少年可能增加7倍

　　近日，一项发表于《糖尿病护理》（Diabetes Care）的研究显示，近年来美国患有糖尿病的青少年（20岁以下）人数持续增加。研究预测，如果按照该趋势持续加速，那么2060年美国将有22万名青少年患有2型糖尿病。作为对比，2017年美国有2.8万青少年患有2型糖尿病。同时患有1型糖尿病的青少年也可能增加65%。

　　研究者表示，糖尿病患者有偶发生肾衰竭、心脏病和中风等并发症的风险，这将带来巨大的公共卫生负担。美国疾病控制与预防中心（CDC）表示，2型糖尿病增加可能与儿童肥胖和母亲糖尿病的患病率不断上升有关，这两者都会增加青少年患糖尿病的风险。

　　· 新技术 ·

　　新方法用扩展显微镜完整观察细胞内部结构

　　结肠细胞（左）和乳腺细胞（右），膨胀前和膨胀后的相同视野对比（图片来源：CARNEGIE MELLON UNIVERSITY）

　　扩展显微镜（expansion microscopy）是一种相对低成本的生物组织超分辨率成像方法，它令生物组织膨胀放大到普通光学显微镜能看清的地步。但这一方法存在关键缺陷：膨胀过程会摧毁细胞原有的结构，且一次只能对一种生物大分子进行成像，观测不同的分子则需要不同的试剂和操作。1月2日，一篇发表在《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）上的论文介绍了一种全新的扩展显微镜协议——Magnify，它不仅攻克了这些难点，还将样品的线性膨胀率提升了11倍。

　　这项研究的关键在于一种全新的水凝胶配方。扩展显微镜成像需要将生物样品嵌入到水凝胶中，水凝胶均匀膨胀以增加分子间的距离，使得样品体积膨胀1300倍，从而使光学显微镜能观察到百纳米级别的细胞。而此前若要使一个细胞扩展膨胀，需要先用酶将蛋白质分解形成凝胶空腔，用膨胀后的凝胶空腔代表蛋白质的位置；新的方法则无须分解观察对象，不仅能保持分子完整，还可以在单个样本中同时观察蛋白质、细胞核、脂质等多个对象。此外，Magnify能对不同密度的组织实现相同的膨胀比率，也能够处理多种不同类型的组织样本，因此研究人员将不必学习太多新的操作。Magnify的进步可能有助于加深未来科学家对神经科学、病理学、生物和医学领域的理解。

　　撰文：陶兆巍、二七