10月21日外媒科學網站摘要：人類如何進化出消化澱粉的超能力
10月21日（星期一）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《科學》網站（www.science.org）
在人類開始農業活動之前，如何進化出消化澱粉的超能力
如果新鮮、有嚼勁的麪包讓你精力充沛，那要歸功於幾十萬年前發生在我們祖先身上的一次偶然基因突變。這是兩項獨立研究得出的一個結論——一項研究發表在上月的《自然》（ Nature）雜誌上，另一項研究發表在最新一期的《科學》（Science）雜誌上——這兩項研究揭示了幫助我們在嘴裡把澱粉分解成糖的基因的進化史。
大多數現代人攜帶這種唾液澱粉酶基因AMY1的多個拷貝。有些人甚至擁有更多的拷貝，使他們能夠從澱粉類食物中榨取更多卡路里。然而，我們的祖先首次獲得這些拷貝的時間，以及該基因爲何如此容易複製，一直是個謎。
關於我們祖先首次獲得AMY1基因拷貝的時間，《自然》和《科學》的兩篇論文存在數十萬年的分歧。但兩者都對該基因後期進化進行了詳細的追蹤，揭示了農業的興起是如何與某些人羣中AMY1拷貝數量的顯著增加相吻合的。這兩項研究都揭示了這一機制，揭示了爲什麼基因如此容易自我複製。
美國加州大學伯克利分校的一個研究小組在《自然》雜誌上報告稱，他們估計AMY1基因至少在27.9萬年前首次被複制，之後多次複製和刪除，形成了現代人的各種AMY1基因拷貝數。美國布法羅大學的一個研究小組在《科學》雜誌上得出的結論是，該基因的首次複製發生在現代人類從近親中分離出來之前，可能發生在80萬年前。
遺傳學家表示，這些“非常令人興奮”的論文應該促使古代DNA研究人員更多地關注基因組的結構變異，而非基因間的差異，這些變異是如何影響自然選擇的。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、一項發現讓樹木更容易轉化爲更廉價、更環保的工業化學品
樹木是地球陸地上最豐富的自然資源，美國北卡羅萊納州立大學的科學家和工程師們正在尋找方法，利用它們替代從石油中生產的工業化學品，從而可持續並對環境無害。
樹木中的木質素是一種聚合物，使樹木堅硬且不易降解，但這也導致了在利用樹木時面臨問題。現在，北卡羅來納州立大學的研究人員知道了原因：木質素的特定分子特性——它的甲氧基含量——決定了利用微生物發酵將樹木和其它植物轉化爲工業化學品的難易程度。
一篇詳細介紹這一發現的論文最近發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上，作者表示：“這些發現使我們離從樹木中提取工業化學品更近了一步，作爲一種經濟上和環境上可持續的石油化學物質的替代品。”
研究人員發現，樹木木質素的甲氧基含量越低，其可降解性就越強。研究人員利用轉基因技術，培育了低木質素楊樹，以更好地用於造紙和其它纖維產品，但最近的研究表明，轉基因楊樹不僅具有低木質素，而且具有低甲氧基含量，最適合通過微生物發酵製造化學品。
轉基因楊樹在溫室裡長得很好，但田間試驗的結果還沒有出來。這給研究人員提供了一個生產最適合化學生產的楊樹品系的特定目標。研究人員最近開始了對轉基因楊樹的實地試驗，以解決這個問題。
2、利用硅酸鹽，研究人員製造出更安全和更高效的電池
世界正在迅速向可再生能源過渡，但也有缺點，如夜間無法獲得太陽能，風力則不規則地上升和下降。這就需要我們開發新技術，以便在電網有剩餘能量時進行儲存，並在電量不足時提供電力。
同時，可充電鋰離子電池在日常生活中發揮着至關重要的作用，爲從智能手機到電動汽車的各種設備供電。然而，它們依賴於有限的資源，如鋰、鎳和鈷，這引起了人們對可持續性和成本的擔憂。
美國伍斯特理工學院（WPI）的一個研究團隊正在探索用於電網儲能的新型電池。該團隊最近在歐洲科學雜誌《ChemSusChem》上發表的研究結果表明，當鐵與電解質添加劑硅酸鹽一起處理時，可以製造出高性能的鹼性電池陽極。鐵是地殼中僅次於鋁的第二豐富的金屬，比鎳和鈷更可持續。僅美國每年就從廢料中回收大約4000多萬噸鋼鐵。
鐵早已被用作鹼性電池的陽極，鐵鎳鹼性電池是在20世紀90年代發明的，但由於充電時會產生氫氣且放電時生成惰性氧化鐵，其能源效率和存儲容量較低。
在《ChemSusChem》的文章中，該團隊報告稱，在電解質中添加硅酸鹽可以讓它們在不產生氫氣的情況下給電池充電。
他們發現，硅酸鹽還與電池電極強烈相互作用，抑制氫氣的產生。研究人員表示，這種新工藝可以改善鐵鎳電池中的鹼性鐵氧化還原反應。在微電網或個人太陽能或風力發電場中，鐵鎳鹼性電池常用於儲存電能。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、新發明在幾分鐘內診斷出心臟病，可在現場挽救生命
在心臟病發作時，每一秒都至關重要。美國約翰霍普金斯大學研發出一種新的血液檢測技術，能夠在幾分鐘內診斷出心臟病發作，並且可以在急救現場甚至在家中使用。
這項概念的驗證工作最近發表在《高級科學》（ Advanced Science）雜誌上。
據估計，僅在美國，每年就有80多萬人心臟病發作，然而，心臟病仍然是最難診斷的疾病之一，其症狀千差萬別，且在發作的早期階段，生物信號可能非常微弱，容易被忽視，而此時醫療干預能發揮最大的作用。
被懷疑患有心臟病的人通常需要進行一系列檢查來確認診斷——通常從測量心臟電活動的心電圖開始，這個過程大約需要五分鐘，接着進行血液檢查以檢測心臟病發作的特徵，其中實驗室分析至少需要一個小時，且常常需要重複。
該團隊開發的獨立血液測試方法可以在5至7分鐘內提供結果。研究人員表示，這種方法比現有的更準確且更實惠。雖然這種測試主要用於臨牀環境中的快速診斷，但它也可以作爲一種手持工具，供急救人員在現場使用，甚至人們在家中也可以自行使用。
這項發明的核心是一個具有開創性納米結構表面的微型芯片，血液可以在上面進行測試。該芯片的“超表面”在拉曼光譜分析過程中增強了電信號和磁場信號，使其即使在超低濃度下，也能在幾秒鐘內檢測到心臟病發作的生物標誌物。該工具足夠敏感，能夠檢測到當前測試方法無法檢測的心臟病發作生物標誌物，或者那些直到病發後期才被檢測到的標誌物。
研究人員表示，雖然該工具用於診斷心臟病發作，但也可用於檢測癌症和傳染病。
接下來，該團隊計劃改進血液測試方法，並進行更大規模的臨牀試驗。
2、科學家繪製出迄今最完整的果蠅大腦圖譜
美國國立衛生研究院（NIH）支持的一個研究小組首次公佈了描繪普通果蠅大腦中神經連接的綜合圖譜。這張圖譜提供了一個被稱爲“連接組”的接線圖，代表了迄今爲止成年動物最大和最完整的神經藍圖。這項研究爲了解大腦結構及支持健康大腦功能的信號通路提供了重要見解。發表在《自然》（Nature）雜誌上的一系列九篇論文詳細介紹了這項研究，記錄了超過13萬個神經元之間的5000萬個連接。
連接組圖詳細描述了果蠅大腦中所有細胞類別，確定了不同類型神經元及其之間的化學連接或突觸。該圖譜還深入展示了每個神經元分泌的神經遞質類型，如多巴胺或血清素等化學物質。
研究人員還繪製了一幅大腦區域之間的投影圖，稱爲投影組，可以追蹤果蠅大腦半球的結構及其行爲迴路。它能夠詳細繪製控制行爲的特定大腦回路，例如處理視覺刺激並輸出果蠅在飛行過程中身體方向變化的腦細胞迴路。
在另一篇論文中，研究人員提供了果蠅連接組的註釋，詳細說明了細胞類型、細胞類別等。它包含了對研究人員和其他將使用連接組來推進我們對大腦生理學和行爲的理解的人至關重要的信息。
爲創建果蠅的連接組，研究人員使用了公開發布的果蠅大腦電子顯微鏡圖像，並通過計算機程序自動識別或“分割”圖像中的神經元。該程序並非萬無一失，因此研究人員創建了一個計算系統工具，使大型在線研究社區能夠查看片段，校對其準確性，並以社區驅動的方式註釋細胞類型和類別。單個神經元的鑑定和描繪校對工作由一個名爲FlyWire的果蠅實驗室聯盟完成，該聯盟由來自世界各地的科學家組成。（劉春）