2020年12月1日环球科学要闻

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                                2020年12月1日环球科学要闻
                               
                                天文学家新发现100万个星系；“蛋白折叠问题”已解决；两种血液分子或能预测阿尔茨海默病的发展；两种血液分子或能预测阿尔茨海默病的发展……
                               
                               
· 天文学 ·
天文学家新发现100万个星系


图片来源：CSIRO

以往的射电巡天计划一般需要数年才能完成，但是澳大利亚平方千米阵探路者（ASKAP）仅用两周就完成了其第一次大规模巡天任务，并将其巡天数据公布在其数据库上。本次南天的射电巡天图像灵敏度和分辨率分别是先前巡天计划的5倍和2倍，并发现了大约100万个新的星系。你可以复制链接到浏览器进入3D全景模式手动观看一些星系特征。ASKAP去年2月投入使用，由36个蝶形天线组成，每个口径12米，分布在澳大利亚西部瓦加里人的领地上，天线之间最远间隔6千米。以往对于几天到几个月内天体的射电属性变化难以追踪，而ASKAP为速度而建，可以定期寻访目录中证认的300万个星系，检测其变化。


· 人工智能 ·
DeepMind称已解决“蛋白折叠问题”


图片来源：DeepMind

昨日，Alphabet旗下公司、开发AlphaGo算法的DeepMind在官方网站发文称，他们开发的AlphaFold算法已解决了50年以来困扰蛋白科学界的“蛋白折叠问题”（protein folding problem）。该难题指的是预测一个蛋白分子会折叠成什么形状，这取决于构成该蛋白的氨基酸序列。由于蛋白的形状和功能具有很强的对应性，预测一个蛋白的折叠形状对生物学研究来说十分重要。

自上世纪60年代以来，该难题就一直困扰着计算生物学家。美国生物学家赛勒斯·利文索尔（Cyrus Levinthal）指出，如果尝试用蛮力计算解答该难题，对于每个蛋白分子都需要穷举至少103??个可能性。然而，人工智能算法的出现意味着计算机或许可以替代人类，预测蛋白的折叠结构。在每两年一次的蛋白结构预测关键评估（CASP）中，科学家认为AlphaFold已解决了这一难题。AlphaFold的训练只持续了几周，数据集包含了大约17万个蛋白结构和大量的蛋白序列，并运用了128个TPUv3核心（算力约等于100-200个GPU，据DeepMind报告）。训练后的AlphaFold在第14届CASP上取得了平均92.4 GDT（可近似看作预测蛋白结构与实际蛋白结构的相似度，满分100 GDT）的成绩。


· 医学 ·
两种血液分子或能预测阿尔茨海默病的发展

最近，《自然·衰老》的一项研究发现，血液中两种分子的水平或能预测认知衰退和阿尔茨海默病的发展可能性。作者利用两个独立队列的573名轻度认知损害患者的数据，建立了个体化风险模型并验证了其预测患者认知衰退和阿尔茨海默病性痴呆发展的能力。通过比较模型和疾病进展程度，他们发现基于P-tau181和NfL的模型预测能力最佳，前者是一种tau蛋白形式；后者是神经丝轻链，能反映神经元死亡和损伤的情况。作者表示，检测它们在血浆中浓度的测试可以用来诊断疾病，或用来区分该疾病与其他常见的痴呆形式。研究结果或有助于开发出常规血液检查，以追踪高危群体的阿尔茨海默病进展。


· 医学 ·
女性在严重的心脏病发作后，死亡的风险更高

据一项发表于《循环》的研究，科学家调查了2002-2016年间因首次心脏病发作住院的4.5万多名患者的数据（其中女性占30.8%），发现女性在首次严重心脏病发作后，在5年内发生心力衰竭或死亡的风险比男性多20%。调查显示，女性经历严重（ST段抬高型心肌梗死，STEMI）和不严重的心脏病（NSTEMI，非ST段抬高的心肌梗死）后的死亡率分别为9.4%和4.7% ，高于男性的 4.5%和2.9%。女性的患病年龄会平均比男性大10岁，在患心脏病期间的病史会更加复杂，包括高血压、糖尿病等。这一研究将有助于开发出帮助女性预防心脏病的有效措施。


· 化学 ·
新技术可以从火星盐水中获得氧气和燃料

传统的电解水方法需要先去除水中的盐分，但想要在环境恶劣的火星上执行该步骤不仅危险且代价高昂。近日，圣路易斯华盛顿大学的一组工程师在《美国科学院院刊》上表示，他们开发出了可以直接在盐水中电解出氧气和氢气的系统，这将会显著降低电解盐水的难度和成本。新的系统使用钌酸铅烧绿石阳极（lead ruthenate pyrochlore anode）和铂碳阴极（platinum on carbon cathode），并在-36℃的温度下检验了其电解盐水的能力。在相同功率下，该系统产生氧气量是先前系统的25倍。研究人员表示，此系统不仅可以用于火星探测，也可以在地球上电解海水，为潜艇供氧等。


· 细胞生物学 ·
调控细胞衰老的信号通路

细胞重编程可以逆转由衰老造成的间充质干细胞（mesenchymal stem cells）的活性和功能衰退。最新一项发表于《干细胞》的研究揭示了这一现象背后的分子机制。研究人员将从人体滑液中提取间充质干细胞，并将它们重编程成为诱导多能干细胞（iPSC）后，又将其重新恢复为间充质干细胞。在这一过程中，重编程的间充质干细胞中GATA6蛋白的表达受到抑制，从而到导致和发育相关的SHH和FOXP1蛋白的表达增加。由这3种蛋白组成的信号通路能控制间充质干细胞的衰老和再生，而这一发现将有助于更好地了解间充质干细胞衰老及相关疾病。


· 神经科学 ·
语言环境如何塑造婴儿大脑环路

大脑语言网络的发展可分为两个阶段：一是在妊娠期自下而上（bottom-up）的听觉处理网络，二是在儿童早期自上而下（top-down）处理复杂句法及语义的网络。近日，据发表在《神经科学杂志》上的一项新研究，科学家记录了5到8个月大的婴儿在家语言接触的情况，并用功能性磁共振成像（fMRI）测量他们睡眠时大脑静息状态的语言网络活动。结果发现，婴儿在家里参与更多的“交谈”与自下而上语言网络中较弱的连通性有关，轮流与看护者“交谈”与语言区域的同步激活有关，研究结果强调了早期生活环境对塑造婴儿大脑功能和发育的重要性。

· 新冠疫情 ·

截至北京时间12月1日9时，据约翰·霍普金斯大学最新统计，全球累计新冠确诊病例63182019例，死亡病例1466741例。较前日，新增确诊病例541099例，新增死亡病例8723例。

11月29日，重庆举行新冠肺炎疫情防控工作新闻发布会，通报重庆高新区西永微电园一企业外籍员工在境外被确定为无症状感染者的相关情况。截至11月29日9时，已对其密切接触者密切接触者的密切接触者采样，共3283人，已出结果2674人，均为阴性。同时对相关场所的物品、环境等进行采样检测，共采集样本493份，已出结果493份，结果均为阴性。

12月1日，美国有线电视新闻网称，莫德纳在提交给FDA的最新的疫苗三期临床试验数据中指出，该公司的疫苗预防感染新冠病毒的有效率约为94.1%，且可100%预防新冠重症。

11月30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12例，其中境外输入病例8例（上海2例，福建2例，四川2例，北京1例，陕西1例），本土病例4例（均在内蒙古）；无新增死亡病例；无新增疑似病例。新增无症状感染者5例（境外输入4例）；当日转为确诊病例5例（境外输入2例）；当日解除医学观察17例（均为境外输入）；尚在医学观察无症状感染者264例（境外输入259例）。

文：罗丁豪、王昱、马一瑗、曾欣欣、唐儆
编辑：杨心舟、罗丁豪、石云雷