环球科技七天博览(2019年9月29日)

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【本期导读】

  • 能否坚持体育锻炼与人格特征有关
  • 新研究:常喝茶有助大脑健康
  • 香港理工大学研制新抗生素或可对抗“超级细菌”
  • 寻觅三十年 消灭HIV潜在治疗靶点终找到
  • 地球大数据报告为全球可持续发展提供“中国方案”
  • 绚丽动图带你看扭曲的黑洞世界
  • 如果树木都消失了人类还能生存吗?

 

能否坚持体育锻炼与人格特征有关

美国一项新研究发现,在“计划性”这个人格特征上的个体差异,会导致人们在实际生活中的行为有所不同。相比那些没有什么计划性的人,那些善于为实现长期目标制定具体计划的人在坚持体育锻炼方面做得更好。该研究成果已于近日发表在美国心理学会的《心理学》杂志上。

心理学中,有5种特质可以涵盖人格描述的所有方面,分别是外向性、宜人性、尽责性、神经质和开放性。其中尽责性,也就是一个人是否勤勉、有序和可靠,一直被认为与健康的行为相关。论文第一作者、美国俄勒冈大学的丽塔·路德维希表示,他们在研究中首次锁定了尽责性这个人格特征的一个方面——计划性。

俄勒冈大学的研究人员记录了282名志愿者在2018年的20周时间内去健身房的情况,并收集了他们在2017年的健身记录。这些志愿者还提交了各自的健身计划,并填写了针对“计划性”特征的自我评估表。结果发现,那些给自己在“计划性”特征评分较高的志愿者比对自己评分较低的志愿者去健身房的概率要高,在秋季平均会多去5.9次健身房,冬季会多去8.5次。

研究人员认为,该研究为心理学上更深入理解性格差异对行为方式的影响提供了有价值的参考。(新华网)

 

新研究:常喝茶有助大脑健康

众所周知,喝茶能提神醒脑,而茶对大脑的益处还不止于此。一项新研究发现,经常喝茶的人在上年纪后脑部结构更加健康,有助减缓认知能力下降。

由新加坡国立大学领导的一个国际研究团队新近在美国《衰老》杂志发表论文说,茶叶中的成分能直接影响大脑区域间的连接,经常喝茶有助于脑部抵御由年龄引起的结构改变。

团队以36名年龄在60岁以上的人为研究对象,在2015年至2018年期间收集他们的身体状态、生活方式、心理健康状态等信息,并对他们进行神经心理学测试和核磁共振成像。通过分析他们的认知表现和成像结果,研究人员发现,不管喝绿茶、乌龙茶还是红茶,25年来每周喝茶至少4次的人脑部区域间的连接比不喝茶的人更为高效。

研究人员解释,以道路交通为例,道路规划得好,车辆和行人出行就更为高效;而脑部区域连接结构更好时,大脑对信息的处理也就更高效。

这个团队2017年发现,每天喝茶能让人在老年时认知能力下降的风险减少50%。这次的研究进一步证实了这个结论。研究人员说,常喝茶的人脑部能避免一些无效连接的干扰,有助于减缓认知水平下降。

团队下一步打算研究茶里的具体成分与认知能力的关系,探索可能的干预方式,以保护人在衰老过程中的认知能力。(新华网)

 

香港理工大学研制新抗生素或可对抗“超级细菌”

香港理工大学(理大)团队通过创新抗菌机制,成功研发新一代候选抗生素Nusbiarylins化合物,有力抑制多种细菌生长。研究已进入动物测试阶段,将来或有望用于对抗包括耐药性金黄葡萄球菌(MRSA)等的“超级细菌”。

抗生素耐药性是全球人类健康最严重的威胁之一,新型抗生素被视为当中的关键应对策略,然而有关研发工作自上世纪80年代中以来遇到瓶颈。

理大化学生物学及药物研发国家重点实验室成员、应用生物及化学科技学系助理教授马聪带领团队,成功开发了与现有抗生素运作原理截然不同的创新小分子,可以将细菌细胞内重要蛋白质分隔,从而阻止细胞核糖体合成,抑制细菌生长。

实验证明,该类统称为Nusbiarylins的化合物,抗菌能力远超常用抗生素,部分甚至比被比喻为“最后防线”抗生素的万古霉素更高,而且对人体细胞无显著毒性。

马聪指,研究已到动物测试的感染模型研究和药理特性研究阶段,属抗生素相关研发少有的进展,结果令人鼓舞,相信未来有望进一步发展新一代抗生素,于人类对抗“超级细菌”的战役中有所突破。(中新网)

 

寻觅三十年 消灭HIV潜在治疗靶点终找到

美国加州大学圣地亚哥分校医学院研究人员在24日的《mBio》期刊网络版上发表研究报告称,他们找到了消灭患者体内隐匿的艾滋病病毒(HIV)的潜在治疗靶点,对免疫细胞中的一个长链非编码RNA(lncRNA)进行修饰,就可防止休眠的HIV“复活”。

人类与HIV的对抗已持续了数十年。目前预防和治疗HIV感染的主流疗法——抗逆转录病毒疗法虽能够让患者长期健康地生活,却不能治愈他们,HIV会在患者体内“潜伏”下来,如果患者停止治疗,病毒会重新醒来并迅速繁殖。长久以来,找到彻底消灭患者体内所有HIV的方法一直是科学家们努力的方向。

在该项新研究中,研究人员首次对艾滋病病毒1型(HIV-1)感染的单核细胞衍生巨噬细胞中的lncRNA进行了全基因组表达分析。他们发现,一个被称为HIV-1增强型lncRNA(HEAL)的lncRNA,是多种HIV-1毒株的“增强剂”,可以调节HIV-1在小胶质细胞、T细胞等免疫细胞中的复制。进一步研究显示,在停止抗逆转录病毒治疗时,对HEAL进行基因修饰,将其沉默或用CRISPR-Cas9将其敲除,就可以防止隐匿在T细胞和小胶质细胞中的HIV-1“复活”。

研究报告作者之一,加州大学圣地亚哥分校医学院儿科和遗传学教授塔里克·拉纳指出,HEAL是科学家在艾滋病领域寻找了30年的关键开关之一,在HIV发病机制中起着至关重要的作用,虽然目前他们还无法解释其表达机制,但相关研究已表明,其可作为一个根除HIV的潜在治疗靶点,在病患停止抗逆转录病毒治疗后,防止休眠的HIV重新醒来。(科技日报)

 

地球大数据报告为全球可持续发展提供“中国方案”

科学家在评估了我国粮食生产用地、灌溉耗水和化肥施用强度等因素后得出结论,近30年来我国粮食生产系统朝着更为持续的方向发展。

上述结论出现在中国科学院27日发布的《地球大数据支撑可持续发展目标报告》中。该报告也是我国日前在第74届联合国大会上正式对外发布的文件之一。

报告聚焦零饥饿、清洁饮水和卫生设施、可持续城市和社区、水下生物、陆地生物等指标,采用众源数据采集、云计算、人工智能等方法,遴选多个典型案例进行深入研究,旨在为我国以及广大发展中国家、地区提供联合国可持续发展目标的监测评估服务。

此前,联合国可持续发展峰会通过了2030年可持续发展议程。但议程在实施过程中面临着数据缺失、方法不完善等挑战,迫切需要相关科学技术推动落实。

地球大数据科学工程专项负责人郭华东院士说,地球大数据是深度认知地球的新引擎,在促进可持续发展中可发挥重大作用。上述报告在数据、方法模型和决策支持方面为联合国可持续发展目标提供了较为系统的解决方案,可为其他国家落实议程带来有益借鉴。

中科院副院长张亚平说,中国用实际行动走在落实可持续发展议程全球进程的前列,以科技创新作为支撑,面对可持续发展这个人类共同的宏大使命所提出的新需求和新挑战,不断做出贡献。

中科院2018年初启动“地球大数据科学工程”专项,未来还将建成国际地球大数据科学中心。(新华网)

 

绚丽动图带你看扭曲的黑洞世界

今年4月,“事件视界望远镜(EHT)”团队公布人类有史以来拍到的第一张“黑洞照片”,立下天文学界的里程碑。尽管这是跨国研究人员费尽心血的结晶,但对一般人而言,这张黑洞照十分模糊,难免觉得看不过瘾。美国国家航空航天局(NASA)26日就发布了一个可视化效果动图,显示了扭曲的黑洞世界,让大家能以动态高分辨率欣赏这个天文奇观。

黑洞扭曲世界可视化效果图(图片来源:NASA网站)

这个黑洞的新动图展示了它的引力如何扭曲我们的视野,扭曲了周围的环境,就像在狂欢节的镜子里看到的一样。

在动图中,环绕在黑洞外侧的橘红色碟状物称为“吸积盘”(accretion disk),由气体、星尘等物质组成,越靠近被吸入黑洞时,这些物质越以逼近光速的高速绕圈,粒子激烈撞击下,将X光及伽马射线以可见光的形态释放出来,让科学家得以接收、间接观测黑洞。

从侧面看时,由于都普勒集束效应(doppler beaming),吸积盘从左流近观者的发光气体,会比往右侧流远的部分更亮;从正面看时,因这些物质皆未朝我们所在的方向移动,“左亮右暗”的现象便会消失。

另外也可发现,吸积盘上下方皆隆起的部分,其实位置是在黑洞的“背后”。这是因为黑洞以强大重力扭曲光线,形成的重力透镜效应(gravitational lensing)。

内侧的一条细线则称为光子环(photon ring),是由多道环构成,是光在环绕黑洞两次、三次、甚至更多次之后,得以“逃过”黑洞被人观测到的扭曲影像。由于动图模拟的黑洞是球形,光子环在任何角度观测也近乎圆形。

光子环内部则是黑洞的影子(black hole’s shadow),这个区域大小约是“事件视界”的两倍大。“事件视界”也叫作黑洞边界,是在进入黑洞前所能传递信息的临界点,一旦过了这道边界,任何信息都不可能被黑洞外的宇宙所探知。(中新网)

 

如果树木都消失了人类还能生存吗?

森林是我们这个世界的生命线,没有它们,地球生命失去了非同寻常的基本功能。

树木为地球提供的服务包括碳储存、土壤保护和水循环调节等,支撑着自然界和人类的食物系统,并为包括我们在内的无数物种提供了建造家园的材料。

然而,我们经常把树木当作一次性的东西,似乎可以为了经济利益而随意处置。2015年发表在《自然》杂志上的一项研究显示,自从人类在大约1.2万年前开始从事农业生产以来,我们已经砍伐了全球树木(约5.8万亿棵)中的近一半。

绝大多数的森林砍伐发生在近代。自工业时代开始,世界森林面积已经减少了32%,热带地区的情况尤为严重,世界上现存的3万亿棵树中,有许多正在迅速地倒下,每年大约有150亿棵被砍掉。

在许多地方,树木的消失正在加速。2019年8月,巴西国家空间研究所的数据显示,与2018年同期相比,巴西亚马逊雨林的火灾增加了84%。在印度尼西亚和马达加斯加,刀耕火种的现象也特别多。

当然,除非发生难以想象的灾难,否则我们不会把地球上的每一棵树都砍倒。但是,我们可以想象一个“疯狂的麦克斯”式的反乌托邦世界,当地球上所有的树木都突然消失时,我们或许才能意识到,如果没有它们,我们会多么迷茫。

树木是不可替代的,如果把所有的树都砍掉,我们将生活在一个可能再也无法养活我们的星球上。

根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的说法,森林砍伐是全球碳排放的一个重要因素

首先,如果树木在一夜之间消失,地球上的大部分生物多样性也会消失。栖息地丧失已经成为世界范围内物种灭绝的主要原因,因此,对植物、动物、真菌以及更多物种来说,所有现存森林的破坏都将是“灾难性的”。如果地球的树木全部消失,所有生物物种都会在当地和全球范围内大规模灭绝。

物种灭绝的浪潮还将蔓延到森林之外,导致依赖于单株树木和小片树林的野生动物消亡。例如,即使在树木分散的地区,物种的总体丰富度也比开阔地区高50%至100%。

即使是在开阔地区的一棵孤立的树木,也可以作为生物多样性的“磁铁”,吸引许多动植物并提供资源,因此,就算只失去一棵树,也会严重影响当地的生物多样性。

地球的气候也将发生短期和长期的巨大变化。树木扮演着生物泵的角色,对水循环起调节作用:它们从土壤中吸收水分,并将其从液体转化为水蒸气,释放到大气中。通过这一过程,森林促进了云的形成和降水。

树木还可以截留水分,而不是让水涌入湖泊和河流;在沿海地区,树木可以缓冲风暴潮的冲击,由此来防止洪水。它们能保持土壤,使其不致被雨水冲走,树木的根系结构也有助于微生物群落的繁盛。

如果没有树木,原来的森林地区将变得更加干燥,更容易发生极端干旱。一旦下雨,洪水将是灾难性的。大规模的海岸侵蚀会影响海洋环境,窒息珊瑚礁和其他栖息地的海洋生物。树木被砍伐的岛屿将失去抵御海洋的屏障,许多将被冲走。砍伐树木意味着大量土地将流失到海洋中。

除了调节水循环,树木还具有局部降温作用。它们提供了保持土壤温度的阴凉,而且作为景观中颜色最深的东西,它们吸收热量而不是反射热量。在蒸腾过程中,它们还利用太阳辐射的能量,将液态水转化为水蒸气。

随着所有这些“冷却设施”的消失,原先树木生长的大部分地方将立即变得更加温暖。

在一项研究中发现,如果在热带地区完全移除一片25平方公里的森林,会导致当地的年平均气温至少上升2摄氏度;在温带地区的话,至少上升1摄氏度。研究人员在比较森林和开阔地区时也发现了类似的温度变化趋势。

树木通过吸收热量帮助当地气候降温,没有它们,气温将很快开始上升。

在全球范围内,树木通过在树干中储存碳,以及从大气中去除二氧化碳来对抗气候变化造成的气候变暖。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)今年8月发布的一份报告显示,全球碳排放总量的13%源于森林砍伐,23%源于土地利用的总体变化。

随着地球上所有树木的消失,原先森林覆盖的生态系统将会成为大气中二氧化碳的排放源,而不是一个碳汇。

随着时间的推移,我们将会看到4500亿吨的碳被释放到大气中,这是人类已贡献碳量的两倍多。在一段时间内,这种影响将被较小的植物和草所抵消。但是,尽管较小的植物能比树木更快地捕获碳,但它们释放碳的速度也更快。

最终,也许几十年后,这些植物将不再能够阻止即将到来的气候变暖。时间快慢取决于你所在的地点,因为热带地区的分解速度比北极地区快得多,而一旦二氧化碳进入大气,它来自这里还是那里就不重要了。

树木的分解过程将慢慢引爆“碳炸弹”,地球将变成一个极其温暖的星球,这是自树木演化以来从未发生过的,大量的碳还将流入海洋,导致极端的海水酸化,杀死除了水母以外的所有生物。

然而,在灾难性的全球变暖发生之前,人类的苦难就已经开始了。气温升高、水循环中断、树荫消失,这一切都将对数十亿人和牲畜造成致命威胁。贫困和死亡也将降临到大约16亿人身上,他们目前的生计直接依赖森林,依赖树木提供的食物和药品。

由于缺乏柴火,将会有许多人发现自己无法做饭或取暖。在世界各地,那些以树木为工作中心的人——无论是伐木工和造纸工人,还是果农和木匠——都将突然失业,这也将破坏全球经济。根据世界银行的数据,仅木材行业就为1320万人提供了就业机会,每年创造6000亿美元的价值。

农业体系同样会严重失衡。像咖啡这样的荫蔽作物会大幅减少,那些依靠树栖授粉动物的作物也会大幅减少。由于气温和降水的波动,以往种植农作物的地方可能会突然歉收,而以前不适宜种植的地方可能会变得适宜种植。然而,随着时间的推移,世界各地的土壤都将变得贫瘠,农作物的生存需要大量的化肥。进一步的变暖最终会使大多数地方无法耕种,不适合人类居住。

除此之外,这些毁灭性的变化还将对人类健康造成影响。树木通过树叶、树枝和树干来吸收颗粒物和污染物,以此净化空气。仅在美国,树木每年就能消除1740万吨的空气污染,这项服务的价值高达68亿美元,相当于拯救了至少850人的生命,至少67万例急性呼吸系统疾病得以避免。

树木消失可能还会导致罕见病或新疾病的爆发,这些疾病来自我们通常接触不到的物种。各地森林的突然消失可能会导致我们接触到人畜共患传染病(如埃博拉病毒、尼帕病毒和西尼罗河病毒),以及疟疾和登革热等蚊媒疾病的机会短暂增加。

越来越多的研究还指出,树木和自然环境对我们的心理健康有很多好处,例如,在森林中散步可以促进人体的整体健康,包括减少压力、提高活力水平和改善睡眠。

树木似乎也能帮助身体恢复。1984年的一项著名研究显示,当病人在术后恢复时,如果能看到绿色景观而不是砖墙,那么他们在医院的停留时间会更短。

最近的研究显示,花时间在草地和树木周围活动,可以减少注意力缺陷多动症儿童的症状。许多研究也证明了绿地和孩子学业表现之间存在着正相关关系。树木甚至可能有助于打击犯罪:一项研究发现,树木覆盖率每增加10%,犯罪率就会下降12%。

树木在许多文化中扮演着重要的角色,如果失去了它们,人们会感到深深的哀伤

在森林环境中生活,可以显著减少许多导致身心健康问题的因素,这就是为什么现在“森林浴”在日本成为一种医疗方法。

在深层次的文化层面上,树木的消失也会让人们感到哀伤。树木是无数童年的必需品,在艺术、文学、诗歌、音乐等领域都有重要的地位。从史前开始,它们就被纳入万物有灵论的宗教中,并在今天的主要宗教中发挥着重要的作用。

佛陀在菩提树下坐了49天后,获得了觉悟;印度教徒则在菩提树下礼拜,因为菩提树是毗瑟奴的象征。在《摩西五经》和《旧约》中,上帝在创世的第三天创造了树木,甚至在动物和人类出现之前,而在《圣经》中,耶稣死在木制的十字架上。

很多人都以经济价值来看待森林,但我们从来没有为森林在精神方面的重要性给出过价格。

总之,在一个没有树木的世界,人类的生存将变得十分艰难。城市化的西方生活方式将很快成为过去,许多人将死于饥饿、炎热、干旱和洪水。

幸存下来的人群很可能保留了如何在没有树木的环境中生活的传统知识,比如澳大利亚的土著居民,另一方面,生命会在一个类似火星的殖民地中继续存在,而这个殖民地需要先进的技术支持,并且完全脱离了我们一直以来所知道的一切。

就算我们可以生活在一个没有树木的世界里,但谁又会愿意呢?(环球科学)

(选编:洪田)

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