七天传媒: 环球科技七天博览(5月12日)

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环球科技七天博览

 

女性适当补充雌激素可治疗某些疾病

性卵巢的主要功能之一就是分泌雌激素,可当女性35岁后,卵巢功能开始减退,雌激素分泌减少。特别是更年期后,雌激素水平低落导致很多不适而困扰着女性。由此看来,女性也有补充雌激素的必要。下面就让我们了解一些关于雌激素的知识。

杭州市第一人民医院专家张治芬介绍,雌激素是在大脑皮层的支配下,通过生殖内分泌轴来控制的。雌激素95%左右由卵巢分泌合成,其余由肾上腺分泌的雄激素转换而来。

女性在一定的年龄段补充雌激素,确实有好处。张治芬指出,“已经有许多成熟的研究显示,在围绝经期补充雌激素,不仅有助于缓解更年期时段的各种不适症状,它对女性人生后期的慢性疾病预防,也有很好的预防作用。”多项研究证实,激素补充可改善65岁以下女性语言记忆和延迟记忆能力。“把握60岁之前的时间窗,及时补充激素,不仅可快速缓解各种更年期症状,还能有效预防心血管疾病、骨质疏松症和老年痴呆症,甚至降低死亡率。”

那么,女性补充雌激素适用于哪些情况?目前激素补充治疗适应症主要包括:绝经相关症状,包括月经紊乱、潮热、出汗、睡眠障碍、疲倦、情绪障碍等;泌尿生殖道萎缩相关的问题,包括排尿困难、反复发作的阴道炎、反复泌尿系感染、夜尿、尿频和尿急等;存在低骨量及骨质疏松症,包括有骨质疏松症的危险因素或绝经后骨质疏松症。值得注意的是,这些适应症必须通过专业医师的严格把关,女性朋友切不可自己“对号入座”。

此外,正规补充雌激素有诸多注意事项,包括补充激素的时间、补充激素的种类、补充激素的量等,都需要在评估全身状况以后才能决定。若长时间大量使用雌激素,有可能造成不良后果,甚至诱发血栓形成、乳腺癌或子宫内膜癌。杭州市第一人民医院妇科博士商宏恺提醒,保健品中雌激素的种类、计量都不得而知,因而建议女性朋友尤其是老年女性,在选择保健品时要谨慎,不要盲目听信一些产品的广告,更不要盲目跟风。(信息来源:人民网)

 

美国斥巨资研发全球最快超级计算机

美国能源部7日宣布,将拨款6亿美元给美国克雷公司和超威半导体公司,以研发世界上运行速度最快的超级计算机,其浮点运算速度可超过每秒150亿亿次,预计2021年交付。

这台命名为“前沿”(Frontier)的超级计算机是美国计划建造的第二台可实现每秒百亿亿次浮点运算能力的超级计算机。美能源部在公报中说,“前沿”将在能源部下属橡树岭国家实验室建造,其超强运算能力将助力加速科技创新、保持美国在高性能计算和人工智能领域的领先地位。

橡树岭国家实验室拥有目前全球最快的美国超级计算机“顶点”,浮点运算速度为每秒14.35亿亿次。与“顶点”相比,可实现每秒百亿亿次运算的“前沿”在速度上将跃升一个台阶。据悉,“前沿”将基于克雷公司新一代超算系统“沙斯塔”,由100多个机柜组成,并采用超威半导体公司融合了人工智能技术的霄龙处理器等技术。

百亿亿次超级计算机也就是E级超级计算机,每秒计算次数超过10的18次方,它的研制是国际上高端信息技术创新和竞争的制高点。今年3月18日,美国宣布建造首台可实现每秒百亿亿次浮点运算的超级计算机“极光”,同样预计在2021年交付。“极光”将建在美国能源部下属阿尔贡国家实验室,同样基于克雷公司的超算系统“沙斯塔”,不过“极光”采用英特尔专为融合人工智能技术和高性能计算而设计的一系列新技术。(信息来源:新华网)

 

黑洞照片太模糊?把射电望远镜搬上天

给黑洞拍照片曾掀起巨大的科技热潮,但很多人都说,那张照片是不是太模糊了?日前,荷兰奈梅亨大学与欧洲航天局等机构的专家提出了新方案:将射电望远镜搬上太空,以大幅提高黑洞照片分辨率。

研究人员在《天文学与天体物理学》杂志上撰文指出,可以在地球轨道上布置2—3个射电望远镜,通过太空甚长基线干涉测量(SVLBI)技术组成事件视界成像仪(EHI)。EHI拍摄黑洞的清晰度是地球上的事件视界望远镜(EHT)的5倍,能够拍到EHT拍不到的更小黑洞。众所周知,EHT由位于智利、南极、美国等地的8个射电望远镜组成,未来将扩展到11个。4月10日,EHT组织召开全球新闻发布会,公布了人类历史上首张黑洞照片。

射电天文学教授海诺·法尔克称,EHI可以拍出近乎完美的图像来了解黑洞的真实细节。如果图像与爱因斯坦的广义相对论有所偏差,就可以发现这些偏差。

奈梅亨大学天体物理系博士弗里克·罗洛夫斯表示,卫星上的射电望远镜相比地面上的更有优势。在太空中,可以用更高频率的无线电进行观测,而不会被大气干扰过滤。此外,卫星之间的距离更远,组成的望远镜口径更大。罗洛夫斯还说,从科学的角度来看,EHI很有希望,但在技术层面上,仍有很多难题需要克服。

奈梅亨大学和欧洲航天局的研究人员论证了该项目的技术可行性。奈梅亨大学无线电实验室研究员库德里亚索夫归纳了EHI面临的两个技术难题:一是对卫星位置和速度的测量精度要求很高;二是卫星将通过激光通信交换数据,而且数据在被传回地球做进一步分析之前,需在卫星上进行前期处理。但库德里亚索夫仍坚信:“这个项目可行!”

法尔克透露,研究团队正在考虑一个混合系统,即太空望远镜和地球上的望远镜相结合。“这样的混合系统或许可以拍摄黑洞的运动图像,而且你可能观察到更多、更小的细节。”(信息来源:科技日报)

 

全球三分之二大河无法自由流淌

——大坝对河流生态功能产生巨大影响

根据一项新的研究,在全世界最长的河流中,大约有2/3已经无法自由流淌,这损害了它们移动沉积物、促进鱼类洄游以及提供其他重要生态系统服务的能力。研究人员指出,有超过3700座大坝正在建设中,自由流动的水路的未来看起来似乎更加暗淡。

为了获得有关河流状况的全球视角,长期从事水坝对整个流域影响研究的加拿大蒙特利尔市麦吉尔大学水文学者Bernhard Lehner,与总部位于美国华盛顿哥伦比亚特区的世界野生动物基金会(WWF)的研究人员及其他科学家进行了合作。利用航空、卫星和其他数据,研究小组调查了1200万公里的水路,并以4.5公里的河段为单位评估了它们的流动情况。通常情况下,研究人员在评估一条河的自由流量时主要都会关注大坝。但在这项评估中,研究小组还考虑了河岸堤坝、其他防洪建筑物,以及电力、灌溉或饮用水供给造成的水路改道对水流构成的影响。并未参与该项研究的柯林斯堡科罗拉多州立大学水文生态学家N. LeRoy Poff说:“这是对全球水文进行的比我们以前所作得更全面的一次分析。”

研究人员特别关注了246条最长的河流,其中包括一些超过1000公里的大河,比如尼罗河和密西西比河——这些河流对生态系统有着巨大的影响。研究人员指出,在这些大河中,只有90条仍未受到阻碍。剩下的大部分畅通无阻的河流位于亚马孙地区、北极和非洲的刚果盆地。

Poff表示:“在美国、欧洲和其他发达国家,这些较长、自由流动的河流实际上并不存在。”WWF的淡水生态学家Michele Thieme说,那些仍然存在的自由河流“对淡水物种的生存来说是最重要的地方”。WWF发现,淡水动植物数量的下降速度是陆地和海洋物种数量下降速度的两倍。Thieme指出,总的来说,河流有很多隐藏的价值,但政策制定者并没有充分认识到这一点。

Thieme和Bernhard希望这一评估工作能够对全球和当地的政策制定产生影响。它为致力于实现包括保护淡水系统在内的国际可持续管理目标的国家提供了现成的数据来源。同时这项研究的方法可以更局部地应用于更精细尺度的数据,从而帮助指导在何处选址或拆除大坝,以维持或恢复水流的自由流动。

例如,WWF正在提倡增加使用太阳能或风能,以减少对更多水电站的需求,这可能有助于保护像亚洲湄公河三角洲这样的地区。该组织还与缅甸以及世界银行下属的国际金融公司合作,试图阻止伊洛瓦底江大坝和萨尔温江大坝的修建——这是该国两条主要的自由流动的水路。WWF还帮助建立了加拿大利亚德河水质的基线监测。利亚德河从育空河流入西北地区,是加拿大最后一条自由流动的长河之一。

WWF指出,人们对自由流动河流价值的认识正在不断提高,这已经导致了政策的改变。今年2月,斯洛文尼亚同意停止该国穆拉河上的水电开发——这里是水獭和多瑙河鲑鱼最后的避难所之一。去年,墨西哥在大约300个河流盆地中建立了水资源储备——这些水是为大自然保留的,而不是储存在大坝后面。Bernhard希望看到更多这样的决定。他说:“我们希望这些数据可以被用来寻找更聪明、更可持续的解决方案,从而帮助我们管理河流。”

研究人员在5月8日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。(信息来源:中国科学报)

 

太空环境会改变人的大脑

太空会改变你的大脑。在微重力环境下呆了几个月的宇航员,其大脑中有更多的液体。而这可能影响他们的视力,甚至是在回到地球之后。相关成果日前发表于美国《国家科学院院刊》。

在地球上,重力把所有的体液拉向人的脚部。但在太空中,情况并非如此。“一旦你进入微重力环境,体液便会流向身体上部。”比利时安特卫普大学的Angelique Van Ombergen介绍说,“这就是为何当你看到空间站宇航员的照片时,他们像有一个肿胀的脑袋。”

Van Ombergen和同事扫描了11名俄罗斯宇航员在进入太空前后的大脑,以确定微重力对脑室的影响。脑室是大脑中盛放脑脊液的腔室。

研究发现,当宇航员回到地球后,他们的脑室容积平均增加了11%以上,以容纳在微重力环境下流入头部的额外液体。即便在7个月后,他们的脑室也比当初离开地面前大了6%以上。

目前尚不清楚这会对大脑功能产生何种影响。上述研究团队发现,4个脑室中有一个的体积与视力下降之间存在相关性,但还不足以确定膨胀的脑室是否真的导致了视力变化。不过,视力变化是宇航员经常抱怨的问题之一。

Ombergen表示,大脑发生变化这一事实应当激发更多研究。在此项研究中,所有宇航员都在太空中呆了约6个月,因此研究人员不确定,如果他们在微重力环境中呆的时间更长,这种影响是否会变得更加明显。微重力环境是长距离飞行的一个重要考虑因素,比如去火星旅行。同时,接受研究的宇航员都是男性,因此无法确定这种影响是否可能在女性身上有所不同。(信息来源:中国科学报)

 

科学研究一定要用动物做实验吗?

 

 

1980年,《纽约时报》刊登了一则来自动物权利组织的整版广告,其内容是抨击一家知名化妆品公司在兔子的眼睛上测试产品,这项运动成效显著,最终导致几家美容公司承诺投入数十万美元,用于寻找不涉及动物的替代测试方法。

将近40年之后,我们找到了哪些替代动物实验的方法?

深入研究这些问题的答案之前,需要明白一个重要的区别:虽然“动物实验”经常让人想起化妆品公司对兔子等可爱动物进行的残忍实验——以追求美丽的名义,但是,动物在科学研究(包括寻找替代手段的研究)中的应用已经远远超出了化妆品行业的范畴。

鼠和大鼠等动物被广泛应用于毒理学,用于研究化学物质及其对人类的影响。动物也是药物发现和测试的关键。在生物医学研究中,动物模型是许多实验的基础,研究人员通过它们研究从大脑回路功能到细胞疾病进展等无数科学问题。

尽管实验动物在这些领域十分重要,但许多人正在努力减少它们在实验中的应用。在一定程度上,这是由于不同国家对道德的担忧推动了新的立法,但另一方面也取决于金钱和时间。

从理论上讲,非动物实验可以更便宜、更快速,对实验动物的另一个担忧是,在某些类型的研究中,由于动物与人类的差异太大,以至于无法成功预测某些产品对我们身体的影响,因此,我们就涉及到了道德、效率和人类相关性的问题。

那么,目前最有希望的选择是什么?

无处不在的数据

一种方法是用算法代替动物。研究人员正在开发计算模型,通过处理大量的研究数据来预测某些产品对有机体的影响。

这是一个很有应用前景的方法,也非常便宜。美国一个研究团队已经开发出一种高速算法,可以从在线化学数据库中提取大量信息,通过识别它们之间的结构相似性,将数千种经过测试的化合物与未经测试的新化合物进行比较。

然后,该算法利用我们所知道的被测试化合物的毒性,对具有相似结构的未测试化合物的毒性做出可靠的预测(假设相同的结构意味着化合物具有类似的效应)。

通常,确定一种新化合物的效果需要进行数十次昂贵而耗时的动物实验,而通过这样的算法预测,我们可以减少所需的动物研究数量,如果我们能证明希望投放市场的化合物是安全的,那就可以认为,这类研究能够替代目前的动物研究,在多种化合物的毒性预测方面,算法甚至可能优于动物实验。

微型器官

近年来,科学家们开始在植入到塑料芯片的支架上培养人类细胞,形成模拟心脏、肝脏、肾脏和肺部功能的微小结构。这些结构被称为“芯片上的器官”,可以作为一种测试新化合物或新药物对人类细胞影响的全新方法。

“芯片上的器官”

 

对这些简化的、微型化的人类生理学模型进行测试,可以比动物实验更能得出与人类相关的结果。至关重要的是,在早期研究的探索阶段,当科学家不需要对整个系统进行测试时,这种测试也可以避免使用整只动物。

“芯片上的器官”在很大程度上解决了单一输出或终端的问题,因为所有可能需要在这个早期阶段进行的工作,就是测试某种细胞类型应对药物或疾病的反应,从而指导今后的研究。

这种方法可能“在大多数情况下有助于减少研究人员正在进行的项目中计划的动物试验的数量”。除了肺脏、肝脏和心脏,一些公司还在开发能够模拟人类皮肤的人造3D结构。这在毒理学中尤其重要。长期以来,动物皮肤测试在毒理学中一直是了解未测试新化合物效果的基础。

用这种无害的皮肤组织模型来替代动物皮肤测试已经成为现实,凯西说:“研究证明皮肤组织模型非常有效。它们能让我们深入了解急性变化,比如某些东西是否会腐蚀和损伤皮肤。”

人体研究

经常有人提出这样一种反对动物实验的意见:如果人类想从新的疗法、药物和研究中获益,那么我们应该把自己作为实验对象。这是一个非常简化和极端的观点。在大多数国家,法律规定在给人类用药之前必须先进行动物实验。因此,这种观点并不一定符合实际。

不过,有一些经过仔细控制的人体实验形式确实有可能在不危害人类健康的情况下减少对动物的使用。其中一种方法就是微量给药。在这种方法中,人体接受一种新药的量非常小,以至于它不会产生广泛的生理效应,但系统中有足够的循环来测量它对单个细胞的影响。

研究者的想法是,这种谨慎的方法可以帮助在早期阶段消除不可行的药物,而不用在研究中使用成千上万的动物,最终只证明药物不起作用。这种方法已被证明是安全有效的,许多大型制药公司都在使用微量给药方法来简化药物开发。

这当然会有伦理上的顾虑,但是这些顾虑很容易被更安全、更有效的药物在推向市场后带来的潜在收益所抵消。

生理学非常复杂,我们仍然没有掌握它

那么,这些替代方法对动物实验的未来意味着什么呢?在一些研究领域,比如化妆品测试——许多现有的产品已经通过动物实验证明是安全的——中,人们越来越认识到,测试新产品并不是推动这个行业发展所必需的。这一点得到了欧盟提出的管理条例的证实,现在,欧盟禁止对任何在欧盟生产和销售的化妆品进行动物测试。

我们也看到了毒理学研究的进展。长期以来,毒理学家们一直依赖于6种核心的动物实验来筛选新产品的急性毒性,即检查产品是否会引起皮肤刺激、眼睛损伤或死亡。不过、在未来两年内,这些基线测试在美国很可能被非动物实验取代。取得这一进展的原因是与(动物)长期暴露于某种化学物质后可能出现的其他安全问题(如癌症或生殖毒性)相比,这些毒性类型的生物学基础要简单得多。

但在其他研究领域,研究人员关注的问题更加复杂,动物模型仍然是我们目前能够充分理解化合物、药物或疾病所产生的各种各样广泛和长期影响的唯一方法。生理学是非常非常复杂的,我们仍然没有掌握它。除了动物模型,还没有其他任何方法能够适当地模拟人的生理学。

即使像“芯片上的器官”这样富有前景的进展,对于呈现一个相互关联的人体而言,也还有很长的路要走,发展人造器官系统的主要问题是在体外获得生物体的全部复杂性,问题的关键是要以一种真正可预测的方式模拟人体的动力学和动态变化。

虽然芯片上的器官和其他发明可能有助于回答更简单的问题,但目前,全动物模型是研究更复杂效应的唯一途径,比如对大脑回路功能如何与可见行为联系起来的研究。这类问题有助于我们了解人类疾病,并最终带来挽救生命的治疗方法。因此,支撑这些发现的动物实验仍然至关重要。

同样值得注意的是,我们今天所进行的一些最有前景的非动物实验方法——比如算法预测——之所以能够奏效,正是因为它们可以借鉴数十年的动物研究成果。为了在未来取得更进一步的成果,我们需要继续这些研究。

我们不能用电脑完全取代动物实验,仍然需要一些低水平的动物实验来产生必要的数据,如果选一个更有前景的方法,计算和实验相结合的方法可能是未来的方向。

那么,除了动物实验,我们还有其他选择吗?答案既是肯定的也是否定的。虽然我们有几个选择,但目前它们还不够成熟,不足以完全取代动物实验。然而,至关重要的是,这些可以减少我们用于研究的动物数量。有了新的管理规定,有了更聪明的选择,我们至少可以对未来抱有希望,实验动物的数量将继续下降。(信息来源:环球科学)

(洪田 摘选、编辑)

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