2020年12月29日环球科学要闻

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                                2020年12月29日环球科学要闻
                               
                                全球至少出现3种新冠病毒变异株，已蔓延至十几个国家和地区；与意识感知相关的脑区；可同时作为冰箱和发动机的量子热机；减少基因编辑蚊子对环境的基因污染……
                               
                               
· 新冠病毒 ·
全球至少出现3种新冠病毒变异株，已蔓延至十几个国家和地区

近期，全球至少发现了3种新冠病毒变异毒株，已蔓延至十几个国家和地区。12月14日，英国首次报告在国内发现变种毒株VUI-202012/01，是英国近期新增病例的主要毒株。据不完全统计，截至28日已至少有英国、丹麦、法国等16个国家和地区报告出现与这一毒株相关的确诊病例。在南非出现的另一种变异毒株501.V2与VUI-202012/01具有一个相同的突变位点（N501Y），在南非近期的新增确诊病例中占比较高，传播区域主要集中在南非南部和东南部。尼日利亚也发现了另一种新冠病毒毒株P681H，它与前面两种变种的差异较大，传播速度相对较慢。此外，厄瓜多尔和智利近期也报告了新的变异毒株，但可能与上述的毒株没有直接关系。（澎湃新闻）


· 神经科学 ·
与意识感知相关的脑区


下丘脑和前后扣带回在对外界感知缺失和恢复时的大脑活动。图片来源：Scheinin et al., J. Neurosci.

据一项发表于《神经科学杂志》的研究，麻醉和睡眠时的意识变化由相同脑区中的神经网络控制。研究者用PET对比了麻醉及睡眠中的男性受试者大脑活动，并唤醒受试者，确认其在此过程中是否仍能感知周围环境。研究发现，大脑下丘脑、前后扣带回和角回的血流在对周围环境失感知（disconnected）时明显减弱，在具有对外界的感知能力（connected）时增强；血流状态与睡眠和药物无关。这项研究对相关脑区的阐述，或能促进科学家对意识形成的理解。


· 物理学 ·
可同时作为冰箱和发动机的量子热机

近日，在发表于《物理评论快报》的一篇论文中，日本科学家团队通过理论描述一种新型量子热机，并通过实验证实。他们利用具有周期性可调制能量间隔的二能级系统，实现了最小化的通用量子热机。这个量子热机是用硅隧道场效应晶体管中的杂质电子的自旋实现的。在非相干态下，通过能量调制，这个系统既能像发动机一样进行奥托循环，也能像冰箱一样作为热泵工作。在相干态下，此系统处于两者的叠加态，并在观测到的源极-漏极电流中发现了特殊的干涉条纹。


· 基因工程 ·
减少基因编辑蚊子对环境的基因污染

通过基因驱动技术编辑蚊子的基因，可以增加人为插入基因的传播，以此降低蚊子种群数量或令其无法携带疟原虫，但也可能带来意想不到的生态后果。一项发表于《自然科学会报B 》的研究提出，在引入新基因的同时，也引入DNA切割酶和一小段昆虫自身DNA的重复序列。一旦切割酶将DNA链切断，细胞核中的DNA修复酶就会被激活，寻找断裂处周围的重复序列，并删除被引入的新增序列。这样，在种群中传播几代后，引入的基因能被自然“降解”并消失，不会在环境中持续存在，避免人为引入基因对环境造成永久影响。该研究目前刚获得初步结果，预计还将接收390万美元的资金继续探索可行性。


· 细胞生物学 ·
寄生虫感染时，肠上皮细胞会警告免疫系统

隐孢子虫病是一种由隐孢子虫感染引起的人畜共患原虫病，会引起儿童营养不良和发育迟缓，甚至导致死亡。一项发表在《美国科学院院刊》上的研究表明，隐孢子虫感染后，肠上皮细胞会产生一系列连锁反应并向免疫系统发出警报。研究人员发现，隐孢子虫感染会使得肠道上皮细胞激活Nlrp6介导的炎症小体信号通路，并通过炎症小体Caspase-1触发机体的免疫反应，当小鼠的肠道上皮细胞不再表达Caspase-1时，会遭受更严重的感染。另外，类似IL-18的细胞因子也对免疫激活有重要作用，这些因子的释放能使得肠道炎症小体更有效地作出反应。


· 物理学 ·
搜寻轴子的新方法


多格腔式晕镜的横截面。图片来源：Jeong et al., Phys. Rev. Lett.

轴子（axion）是物理学家提出的一种暗物质候选粒子，用于解决CP不守恒（即当前宇宙中物质量超过反物质量）问题。假想中的轴子质量极小，电荷与自旋均为0，不发出、反射或吸收光。据一项发表于《物理评论快报》的研究，韩国基础科学研究所的科学家正用多格腔式晕镜（multiple-cell cavity haloscope）搜寻轴子。相比于此前的晕镜，该晕镜的多格腔式设计大大提高了晕镜的共振频率，且能在3 GHz的频率以上搜索，是此前晕镜的4-5倍。


· 分子生物学 ·
地球早期DNA链的合成机制

一些研究证实，在早期地球环境中，组成DNA和RNA的脱氧核糖核苷和核糖核苷较易形成，但这些核苷连接成链的机制尚未可知。在一项发表于《应用化学》的研究中，科学家发现一种简单的化合物磷二酰胺（diamidophosphate，简称DAP）能将脱氧核苷连接成DNA链，且当脱氧核苷中的碱基（A、T、C和G）排列不一样时，连接的效果更好。这一发现进一步解释了早期地球上DNA链的产生过程，并支持早期DNA-RNA杂合链的复制或促进了生命演化。


· 新冠疫情 ·

截至北京时间12月29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81247248例，死亡病例1772869例。较前日新增确诊病例432578例，新增死亡病例7206例。

12月28日0时至24时，北京新增7例本地确诊病例，无疑似病例和无症状感染者；新增1例境外输入无症状感染者，无新增确诊病例、疑似病例。12月29日凌晨，北京市西城区市场疫情防控执法督查组向社会发布《西城区关于对未按要求履行疫情防控主体责任企业的通报》涉及15家企业。

12月28日0时至24时，辽宁省新增8例本土新冠肺炎确诊病例，均属普通型病例，其中沈阳市报告6例（1例为无症状感染者转归病例）、大连市报告2例（1例为无症状感染者转归病例）；新增2例本土无症状感染者，其中沈阳市、大连市各报告1例。无新增治愈出院病例。

日本厚生劳动省28日表示，1名曾在南非逗留的30岁女性在机场检测出感染了变异新冠病毒，这是日本境内首次发现来自南非的变异新冠病毒。

12月28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27例，其中境外输入病例12例（上海4例，四川3例，天津1例，内蒙古1例，福建1例，河南1例，广东1例），本土病例15例（辽宁8例，北京7例）；无新增死亡病例；无新增疑似病例。新增无症状感染者8例（境外输入6例）；当日转为确诊病例7例（境外输入4例）；当日解除医学观察6例（均为境外输入）；尚在医学观察无症状感染者262例（境外输入215例）。

文：王昱、罗丁豪、石云雷、马一瑗、韩佳桐、张国荣
编辑：罗丁豪、杨心舟